Низкая плотность электролита в аккумуляторе: как измерить ее в батарее, почему она бывает высокой

Содержание

как измерить ее в батарее, почему она бывает высокой

Практически каждый автомобилист знает, насколько важно держать аккумуляторную батарею своего автомобиля в порядке. От ее состояния зависит не только возможность пуска двигателя, но и нормальная работа всего электрооборудования машины. К сожалению, далеко не всем известно, что исправность и «боеготовность» батареи зависит не только от своевременной и качественной ее зарядки, но и от нормальной плотности электролита в аккумуляторе.

Устройство и принцип работы АКБ

Для того чтобы качественно провести обслуживание аккумулятора и обеспечить правильную его работу, необходимо хотя бы приблизительно представлять, что у него внутри и как все это работает. Поэтому, прежде чем перейти к вопросам об электролите, необходимо понять, как устроен автомобильный аккумулятор и по какому принципу он работает.

Конструкция батареи

Практически все свинцово–кислотные батареи имеют одинаковую конструкцию. Состоят они из отдельных секций (банок), каждая из которых имеет набор положительных и отрицательных пластин. Первые называются катодными и выполнены из металлического свинца. Вторые, анодные, сделаны из диоксида свинца. Пластины собраны в пакет и помещены в кислотостойкую емкость, в которую впоследствии заливается рабочая жидкость – водный раствор серной кислоты или так называемый электролит.

Устройство секции свинцово-кислотного аккумулятора:

  • 1 – крышка банки;
  • 2 – корпус банки;
  • 3 – ребристый отстойник;
  • 4 – пластины, собранные в пакет;
  • 5 – отрицательный (анодный) вывод;
  • 6 – отрицательный (анодные) пластины;
  • 7 – диэлектрическая прокладка – сепаратор;
  • 8 – положительный (катодный) вывод;
  • 9 – положительные (катодные) пластины.

Готовые секции, соединенные последовательно, и являются аккумуляторной батареей. В шестивольтовых АКБ таких секций три, в 12-ти вольтовых – шесть.

Как это работает

Итак, конструкция АКБ достаточно проста, но каким образом на ее выводах появляется напряжение? Действительно, если взять батарею прямо из магазина и подключить к ней вольтметр, то прибор покажет «0». Отсутствие тока обусловлено тем, что электролит не заливается в батарею сразу после изготовления, и в стоящем на магазинной полке аккумуляторе пластины сухие. Рабочая жидкость заливается в АКБ уже после покупки.

Самое время выяснить, для чего нужен электролит. Поскольку положительные и отрицательные пластины имеют различный химический состав, между ними, погруженными в кислотный раствор, возникает разность потенциалов (примерно 2 В на секцию, чем и обусловлено количество секций в батарее). При подключении к клеммам АКБ нагрузки между пластинами, благодаря высокой электропроводности электролита, начинает течь ток. Одновременно начинается химический процесс преобразования диоксида свинца в сульфат свинца с участием серной кислоты. Как только количество диоксида и серной кислоты упадет до определенного уровня, процесс прекратится, и батарея перестанет вырабатывать ток – разрядится.

В процессе разрядки серная кислота и диоксид свинца расходуются на образование сульфата свинца

Но аккумуляторы, в отличие от гальванических элементов (батареек), могут восстанавливать свои химические свойства. Если подключить АКБ к источнику постоянного тока, то под его действием сульфат начнет разлагаться на диоксид свинца и серную кислоту. Батарея начнет заряжаться, преобразуя электрическую энергию в химическую. Как только количество диоксида и кислоты достигнет исходных величин, батарею можно считать заряженной.

Химические процессы, возникающие в батарее при ее разрядке и зарядке

Серная кислота, входящая в состав электролита, играет одну из основных ролей в работе АКБ. Именно от ее свойств будет зависеть качественная и долговременная работа батареи в целом.

Понятие плотности электролита

Вполне понятно, что количество серной кислоты и диоксида свинца в батарее должно быть сбалансированным – ведь они расходуются вместе. Поскольку количество диоксида свинца определяется производителем, автомобилисту после покупки аккумулятора остается лишь заправить АКБ необходимым количеством кислоты. Емкость секций батареи тоже фиксирована, поэтому в нее больше нормы не зальешь.

Остается единственный вариант – разбавить кислоту нейтральной к свинцу жидкостью, что и делается. Разбавляется кислота обычной водой, но дистиллированной, чтобы соли, содержащиеся в обычной воде, не нарушили чистоту раствора и не вывели АКБ из строя. Обычно автолюбитель покупает уже готовый электролит нужной плотности в автомагазине, хотя приготовить его можно и самостоятельно.

Процентное отношение воды к кислоте в полностью заряженном аккумуляторе составляет 70/30. Но при составлении электролита и его измерениях намного удобнее пользоваться единицами плотности – г/см. куб. или кг/м. куб. Удельный вес воды и кислоты различен, а значит, по общей плотности раствора можно судить о процентном соотношении его составляющих – концентрации.

Оптимальная концентрация кислоты

Пониженная концентрация, как правило, приводит к ускоренной сульфатации пластин – образованию на них нерастворимого сульфата свинца, который уже не может разложиться на кислоту и диоксид. В результате емкость батареи катастрофически падает, КПД уменьшается, а внутреннее сопротивление увеличивается (сульфат – диэлектрик).

Даже полностью заряженная, но сульфатированная батарея, выдающая, казалось бы, нормальное напряжение, садится после первого пуска, а то и вообще не в состоянии провернуть стартер. Кроме того, электролит с низкой плотностью замерзает при более высоких температурах, а значит, на стоянке даже при легком морозе батарею попросту разорвет льдом.

Чрезмерно высокая плотность электролита в аккумуляторной батарее не менее опасна, поскольку излишняя кислотность сокращает ресурс батареи в разы, буквально съедая пластины. Конечно, аккумулятор, залитый одной кислотой, будет крутить «как зверь», но сколько проживет такая АКБ? Сутки, может неделю. Если повезет – месяц.

А теперь пора вернуться к оптимальной плотности. В сети можно увидеть множество таблиц «рекомендованной» плотности, в зависимости от климатических условий. Если тепло – пониже, если мороз – повыше. Чем грозят эти «повыше» и «пониже», было описано в предыдущих абзацах. Поэтому не стоит изобретать велосипед, поскольку все эксперименты уже провели производители АКБ, а рекомендованная плотность приводится в сопроводительной документации.

С новым, сухим (сухозаряженным) аккумулятором все просто – в него заливается электролит комнатной температуры с плотностью 1.28 г/см. куб. Через час концентрация упадет до 1.26 – 1.27 г/см. куб., и батарея готова к работе. Далее, в процессе заряда/разряда аккумулятора и в зависимости от температуры окружающей среды, плотность раствора будет все время колебаться. Больше разряд – ниже плотность, идет заряд – плотность повышается. В нормально функционирующей АКБ отношение плотности к степени заряда и напряжению на клеммах выражается следующими показателями:

  • 1.265 кг/м. куб. — 12.6 … 12.7 В — полностью заряжена;
  • 1.225 кг/м. куб. — 12.3 … 12.4 В — 75%;
  • 1.190 кг/м. куб. — 12.0 … 12.1 В — 50%;
  • 1.115 кг/м. куб. — 11.8 … 11.9 В — 25%;
  • 1.120 кг/м. куб. — 11.6 … 11.7 В — разряжена;
  • ниже 1.120 кг/м. куб. — ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Стоит обратить внимание на то, что все параметры батареи, включая плотность и напряжение, сильно зависят от температуры. Поэтому значения справедливы только при 26.7 градусах Цельсия. Если нужно провести измерения при другой температуре окружающей среды, то дополнительно придется воспользоваться таблицей плотности электролита от температуры, которую несложно найти в сети.

Выяснив зависимость плотности от выходного напряжения батареи, а значит, и от степени ее заряда, контролировать концентрацию электролита несложно. Достаточно замерить напряжение на клеммах отключенного аккумулятора любым вольтметром, затем измерить плотность и проверить их соответствие.

Проверка плотности рабочей жидкости

Для измерения плотности жидкостей существуют специальные приборы – ареометры или плотномеры. Есть такой и для автомобильных аккумуляторов. Выполнен он в виде большого шприца, внутри которого расположен поплавок со специально отградуированной шкалой.

Поплавок автоареометра комплектуется специальным «шприцем» для работы в узкогорлых секциях аккумуляторов.

Для того чтобы измерить плотность в аккумуляторе, со всех его секций сворачиваются пробки. Далее грушу ареометра сжимают, а его иглу погружают в секцию. Отпустив грушу, набирают в шприц электролит. При этом поплавок прибора всплывает. Плотность жидкости считывают со шкалы по тому уровню, до которого всплыл поплавок.

Поплавок всплыл до уровня 1.200. Плотность электролита – 1.2 г/см. куб.

После измерения грушу вновь сжимают, а после слива электролита обратно в батарею ареометр промывают проточной водой и сушат. Не следует забывать, что каждая секция – отдельная, независимая часть АКБ, поэтому плотность нужно измерить в каждой.

Когда и чем доливают аккумулятор

Необходимость доливки рабочей жидкости в батарею возникает нечасто, но она бывает необходимв. Что, сколько и в каких случаях нужно доливать? Всего таких случаев два: низкий уровень электролита и ненормальная кислотность рабочей жидкости.

Низкий уровень в секциях

Эта ситуация возникает часто, поскольку в процессе работы батареи вода испаряется или, как принято говорить, выкипает. При этом уровень раствора в секциях уменьшается, и края пластин оказываются сухими. Определить это можно визуально, просто свинтив пробки с секций и заглянув в заливные горловины. Нормальный уровень жидкости в секции должен быть примерно на 1 см выше уровня среза пластин. В некоторых АКБ даже имеется специальная метка, отштампованная на корпусе. Если уровень низкий, то ситуация хоть и серьезна, но устранить ее легко. Для этой операции понадобятся:

  • медицинский шприц без иглы или автомобильный ареометр;
  • дистиллированная вода;
  • средства защиты (очки и резиновые перчатки).

Дистиллированная вода набирается в шприц и заливается в соответствующие секции, до нужного уровня. После доливки жидкости в аккумулятор его ставят на зарядку. В этом плане автоареометр намного предпочтительней, поскольку, долив воду, тут же можно проконтролировать плотность раствора.

Следует соблюдать осторожность: нельзя работать с кислотой, если глаза не защищены.

Ненормальная кислотность

Если изначально батарея была заправлена как положено, то чрезмерно большая плотность электролита в аккумуляторе может появиться только в случае, если выкипела вода или измерения проводились при сильном морозе (с понижением температуры плотность повышается, и это нормально). В первом случае достаточно просто долить воду, во втором – произвести перерасчет или, что проще и правильнее, заняться измерениями в отапливаемом помещении.

А вот падение концентрации кислоты – ситуация реальная. Обычно это происходит из-за неправильной эксплуатации АКБ или ввиду ее «преклонного возраста». Причина – появление нерастворимого сульфата, который при своем образовании использовал кислоту, но уже не разлагается при зарядке, а значит, вернуть ее обратно в раствор не может. Ситуация не особо радостная, но восстановить плотность необходимо хотя бы для того, чтобы дотянуть до покупки новой батареи.

Прежде чем принять решение о доливке кислоты, необходимо еще раз убедиться в том, что плотность действительно ниже положенной при текущем состоянии АКБ. Если решение принято, то понадобятся ареометр, перчатки, очки и корректирующий электролит плотностью 1.35 — 1.40 г/см. куб. (в продаже есть и такой).

Корректирующий электролит для доливки в автомобильный аккумулятор

В крайнем случае подойдет и стандартный 1.28 г/см. куб., но, возможно, придется отобрать лишнюю жидкость из секции в отдельную емкость, чтобы освободить место для более «крепкого».

Методика доливки та же, что и воды, но при этом плотность в банке постоянно контролируется тем же ареометром.

Категорически запрещается поднимать концентрацию раствора доливкой чистой серной кислоты. Во-первых, это очень опасно, во-вторых, даже нескольких грамм концентрированной кислоты достаточно, чтобы кардинально изменить плотность раствора в секции, а значит, выставить нужную плотность пол-литровым ареометром исключительно сложно.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе: советы, фото

Часто автовладельцы сталкиваются с проблемой запуска двигателя, что актуально после длительной стоянки автомобиля, в зимнее время. Причиной этого, является подсевший аккумулятор. В качестве альтернативы покупке нового, многие автовладельцы с помощью подзарядного устройства пытаются исправить ситуацию, но, не всегда это приводит к положительному результату. Даже зарядка АКБ длительное время не всегда помогает, так как не поднималась плотность аккумулятора при зарядке.

Когда возникает такая проблема, то, очевидно, что в электролите батареи снизилась плотность. Давайте подробнее разберемся, как поднять плотность электролита в аккумуляторе и что предпринять.

Почему снижается плотность электролита

Прежде чем, заняться восстановлением, выясним как правильно поднять плотность аккумулятора и найти причины, которые привели к падению этого показателя. В любой автомобильной батарее, данная величина не статична. Она постоянно изменяется и это является нормальным. Когда АКБ разряжается, то, понижается и плотность электролита. Когда заряжен, то вверх идет и этот параметр. Если происходит быстрая разрядка, то это, свидетельствует о том, что концентрация упала до критичного уровня.

Можно перечислить несколько основных причин, из-за которых образуется низкая плотность электролита в аккумуляторе:

  • длительное воздействие низких температур;
  • выкипание электролита в следствии перезарядки батареи;
  • постоянное доливание воды.

Что касается третьего пункта, то, очень часто, чтобы поддержать уровень жидкости, доливают дистиллированную воду аккумуляторную. Обязательным условием является регулярная проверка плотности. Одновременно с водой выкипает электролит, что, в итоге ведет уменьшению. Кроме подзарядного устройства, важно иметь еще и ареометр для проверки значения плотности.

Подготовка к восстановлению батареи

Перед тем, как поднять плотность в аккумуляторе, проведем ее измерение ареометром. Делать замеры следует отдельно для каждой из банок. Что касается нормального уровня, то здесь диапазон должен составлять от 1,25 до 1,29. Такой разброс объясняется тем, что в регионах, где холодные зимы, лучше держать норму электролита повышенной, а в регионах с умеренным климатом чуть ниже. Если показатель ниже значения 1,25, восстановить нормальный уровень можно с помощью долива.

Повышение плотности электролита

Чтобы поднять плотность АКБ, следует начать со следующего:

  1. Следует убедиться, что аккумулятор заряжен. Если батарея разряжена, то, надо подзарядить и провести замер плотности. Нельзя приступать к работе, если АКБ имеет низкий заряд, так как, при заливе корректирующего раствора, в АКБ может резко подняться концентрация h3SO4. Как итог – полное разрушение в банках пластин, после чего, аккумуляторную батарею можно только утилизировать.
  2. Электролит в АКБ должен иметь температуру не менее 20, но не более 25 градусов цельсия.
  3. В каждой банке уровень должен быть в норме.
  4. Аккумулятор не должен иметь трещин и повреждений, особенно возле токовыводов. Часто возникает проблема снять клемму из-за того, что она прикипела или плотно закручена. Некоторые владельцы начинают расшатывать и стучать по токовыводу и клемме, что может целостность батареи.

При уровне не ниже 1,18, следует выполнять долив электролита с нормальной плотностью, чтобы увеличить, как минимум до 1,25. Долив выполняется для каждой банки отдельно. Через клизму-грушу берется забор старого, замеряется уровень и доливается свежий объемом не более половины от выкачанного. После этого, следует немного потрясти АКБ, чтобы дать жидкости возможность максимально перемешаться.

Можно ли повысить минимальную плотность

Что делать, если уровень упал ниже 1,18? Нужно предпринять более серьезные шаги, поскольку, доливом здесь не обойтись. В таких случаях используют кислоту аккумуляторную. Ее главное отличие в большей плотности (примерно 1,84). Сама работа производится по такой же схеме, как и добавление электролита. Обычно, после одной замены удается достичь нормальной концентрации, но если замеры показывают, что плотность ниже необходимой, то, следует повторить работу еще раз. Продается эта кислота в любом автомагазине, поэтому приобрести ее проблем не составит. Выполнять работы с кислотой следует в открытом помещении или на воздухе и обязательно в перчатках. Попадание кислоты на незащищенные участки тела грозит появлением термических ожогов.

Как повысить при помощи зарядного устройства

Еще одним способом восстановления работоспособности АКБ, подзарядка ее на слабом токе. Этот способ требует много времени, но, довольно эффективен, если не поднимается плотность электролита до нормального уровня. Суть способа такова, что аккумуляторную батарею можно самостоятельно, через подзарядное устройство, зарядить до полного. Когда заряд будет максимальным, жидкость начнет кипеть. Признаком полной подзарядки будет появление мелких пузырьков (происходит испарение дистиллированной воды в батарее). Избыток воды испарится, а кислота останется. Одновременно понизится и общий уровень электролита. Теперь можно долить новый необходимой плотности. После этого, следует замерить показания ареометром и если они недостаточны, то повторить всю процедуру, пока не будет достигнута норма не ниже 1,25 г/см3.

Если станет вопрос о покупке нового или восстановления имеющегося аккумулятора, то конечно дешевле выбрать второе, тем более, что работа не является сложной и прочитав внимательно статью, даже человек, который плохо разбирается в технике, без труда сможет выполнить работу по повышению плотности электролита и восстановления работоспособности АКБ, как минимум на пару сезонов. Это серьезная экономия бюджета, тем более, что качественный аккумулятор стоит немалых средств.

Видео про поднятие плотности в аккумуляторе


Newsland – комментарии, дискуссии и обсуждения новости.

Поднять плотность в аккумуляторе в домашних условиях можно несколькими способами: полностью заменить старый электролит на новый либо восполнить заряд АКБ. Обе манипуляции следует проводить в хорошо проветриваемых помещениях с соблюдением техники безопасности. После завершения процедуры нужно откорректировать объем рабочего раствора, а затем произвести замер параметра плотности ареометром.

Как самостоятельно увеличить плотность электролита?

Для правильного проведения процедуры необходимо учитывать следующие нюансы:

  • При приготовлении нового рабочего раствора в дистиллированную воду добавляется кислота, а не наоборот. В противном случае начнется кипение жидкости.
  • Пользователю понадобятся точные расчеты нужного объема кислоты, так как в процессе заряда уровень плотности электролита увеличивается.
  • ВАЖНО ЗНАТЬ

    На новом аккумуляторе самостоятельно поднимать плотность электролита не рекомендуется, поскольку это приведет к более быстрому разряду устройства. Повышенный рабочий параметр негативно повлияет на функциональность батареи.

    Приступать к процедуре необходимо с соблюдением техники безопасности, так как электролит – это ничто иное, как кислотный раствор, поэтому:

    • наденьте резиновые перчатки;
    • максимально обезопасьте себя от попадания электролита на одежду и тем более кожу;
    • используйте защитные очки и респиратор.

    Что понадобится?

    Чтобы правильно повысить плотность аккумуляторной батареи перед зимним периодом, нужно подготовить следующие материалы и инструменты:

    • ареометр;
    • мерный стакан или другая аналогичная емкость;
    • отдельная емкость для разведения нового рабочего раствора;
    • клизма-груша;
    • корректирующий раствор либо кислота;
    • дистиллированная вода.

    Пошаговая инструкция по повышению плотности электролита добавлением жидкости

    Правильный способ для увеличения параметра плотности электролита батареи:

    • Перед тем, как в аккумуляторе поднять плотность, производится снятие аккумуляторной батареи с автомобиля. Для этого отключаются клеммные зажимы и производится демонтаж фиксирующей пластины. Действия по выполнению задачи осуществляются с применением гаечного ключа.
    • С банки аккумуляторной батареи отбирается небольшой объем рабочего раствора. Для этого используется ареометр.
    • Вместо изъятого объема жидкости в банку добавляется корректирующий раствор вещества при необходимости увеличения плотности. В случае, если требуется понизить этот параметр, используется дистиллированная вода с плотностью 1,00 г/см3.
    • Затем аккумулятор ставится на подзарядку. На протяжении последующих 30 минут производится подзарядка устройства номинальным током. Такие действия позволят залитому корректирующему раствору смешаться с рабочей жидкостью.
    • Аккумуляторная батарея отключается от зарядного прибора на один-два часа. Это позволит плотности в банках «выровняться» и снизиться уровню температуры. Также за два часа из банок выйдут все пузырьки, благодаря чему исключается вероятность погрешности при контрольном замере.
    • Повторно производится диагностика уровня плотности электролита, при необходимости процедура повторяется заново. Также при необходимости в банки добавляется жидкость для увеличения или уменьшения параметра, а затем заново производится замер.

    ВАЖНО ЗНАТЬ

    Надо учитывать, что разница параметра плотности между банками должна составить не более 0,01 г/см3. Если при выполнении задачи не удалось достигнуть такого результата, то требуется выполнить дополнительную, «выравнивающую» зарядку на протяжении 1-2 часов. При этом параметр тока должен составить в 2-3 раза меньше номинального.

    Как поднять зарядным устройством?

    Для повышения плотности зарядным оборудованием выполняются следующие действия:

  • Аккумуляторная батарея доводится до полной зарядки. Предварительно нужно снять устройство с автомобиля и подключиться к оборудованию, которое будет заряжать АКБ, с соблюдением полярности. Сначала выполняется соединение с прибором, а затем его подключение к сети.
  • В процессе восстановления заряда пользователю нужно следить за состоянием электролита. После того, как жидкость начала кипеть, необходимо снизить параметр силы тока до 1-2 ампер. При кипении воды происходит ее испарение, это приводит к тому, что плотность концентрации электролита начинает повышаться.
  • Время испарения жидкости определяется конкретной ситуацией, в некоторых случаях на это может потребоваться более 24 часов.
  • После снижения уровня воды в банках производится добавление электролита и замер плотности.
  • При необходимости производится повторение данной операции.
  • Руководство по повышению плотности в необслуживаемом аккумуляторе

    Действия по повышению плотности выполняются аналогичные, разница заключается в получении доступа к рабочей жидкости:

  • В необслуживаемых устройствах корпус полностью закрыт, поэтому пользователю надо демонтировать батарею и снять с нее наклейку. Крышку аккумулятора снимать не нужно, поскольку установить ее обратно будет сложно.
  • Нужно сделать отверстие в крышке, используя шило или дрель. Оно должно быть небольшим, поскольку придется впоследствии его запаивать.
  • Используя одноразовый шприц в АКБ добавляется дистиллят или корректирующий электролит в зависимости от того, что нужно сделать с рабочим параметром. Следует добавлять по 5 мл жидкости. Рекомендуется использовать банку батареи, в которой расположен индикатор плотности. Если индикатор стал черного либо зеленого цвета, то в аккумулятор нужно добавить еще 20 мл жидкости.
  • Для определения уровня рабочего раствора игла опускается в банку, а шток подтягивается в обратном направлении. Затягивая рабочий раствор в шприц, рекомендуется отмечать уровень с помощью маркера. Если в батарее применяется пластик светлого оттенка, то уровень жидкости можно определить на просвет или замерить с помощью линейки. Остальные банки доливаются до уровня, который должен составить на 1,5-2 см выше поверхности пластин.
  • После выполнения задачи отверстия нужно заделать герметиком либо специальными резиновыми пробками. Затем аккумулятор следует осторожно потрясти, чтобы перемешать электролит. Но действовать надо аккуратно, чтобы не повредить пластины.
  •  

    правильный выбор АКБ для авто

    Аккумулятор — основной элемент современной машины, оказывающий влияние на работу электрических механизмов. Его правильное функционирование необходимо для того, чтобы автомобиль двигался по дорогам без каких-либо проблем. Плотность жидкости внутри АКБ — это главный показатель ее хорошего «здоровья». Поэтому каждому водителю необходимо знать, какая должна быть плотность электролита у аккумулятора и чем её измеряют.

    Источник тока автомобиля

    В современном автомобиле предусмотрено два источника тока: аккумулятор и генератор. Если максимально упростить объяснение, оба работают по очереди — один даёт ток, а второй в это время отдыхает. Аккумулятор является электрохимическим источником тока. Значение таких устройств трудно переоценить, так как невозможно себе представить автомобиль без электрических подъёмников стёкол или подогрева сидений. Более того, некоторые автомобили имеют даже электрический усилитель рулевого управления.

    Подсчитано, что в среднем аккумуляторная батарея за свой срок службы совершает около 5 тысяч запусков двигателя. Нужно помнить, что это величина математическая, которая не имеет ничего общего с реальностью. Производители рассчитывают один запуск мотора за секунду, поэтому если возникают проблемы с пуском двигателя, срок службы элемента падает. Как правило, аккумулятор среднего класса работает в течение 3 лет при условии, что плотность АКБ находится в норме.

    Конструкционные особенности

    С точки зрения конструкции аккумуляторная батарея представляет собой набор изолированных банок с электролитом и свинцовыми пластинами, соединёнными между собой внутри корпуса. Крайние банки имеют полюсные наконечники. Один из полюсных наконечников имеет положительный знак (+), а другой — отрицательный (—). Они служат для соединения аккумуляторной батареи с электрической цепью автомобиля.

    Батарея обеспечивает ток в электрической цепи автомобиля, когда двигатель выключен или его обороты слишком низкие. В момент запуска двигателя, необходимый ток для питания стартера поставляется именно с аккумулятора. С того момента, когда запущен двигатель, источником тока становится генератор, который дополнительно заряжает батарею.

    Методика проверки

    Выделяют два простых метода определения плотности кислоты в аккумуляторе, которые не требуют от автолюбителя наличия сложного оборудования. Первый из них заключается в использовании нагрузочной вилки, то есть устройства, которое вызывает короткое замыкание и измеряет показатель произведённого тока. Если полученное значение меньше, чем 10 вольт, следует заменить аккумулятор.

    При снятых пробках в батарее можно проверить состояние и плотность электролита. Его цвет характеризует состояние прибора питания. Если он прозрачный — все нормально, но когда он бурый или чёрный — аккумулятор должен быть заменён по причине выпадения активной массы вещества. Все нагрузочные испытания можно делать только при полностью заряженной батарее. Признаки указывающие на то, что она подлежит замене:

    1. Напряжение ниже 10,2 вольт.
    2. Возраст свыше 5 лет: батарея может крутить стартер, но до первого мороза.
    3. Электролит не покрывает полностью пластины, происходит их сульфатация.
    4. Отсутствие напряжения.

    Если батарея закрыта, то есть, нет доступа к пробкам, измерение плотности невозможно. Тогда с помощью вольтметра нужно измерить напряжение и по показателю определить степень плотности электролита, сдвинув запятую на одну позицию назад. Например, измеренное напряжение 12,8 V — плотность 1,28 — аккумулятор полностью заряжен. Мероприятия, увеличивающие срок службы аккумулятора:

    • Плотно и надёжно закрепить его к кузову.
    • Не разряжать до конца (если двигатель не заводится, искать причину).
    • При эксплуатации реже, чем раз в неделю, заряжать зарядным устройством.
    • Проверять уровень свинцово-кислотного раствора. Он должен покрывать пластины, а если нет, то нужно долить дистиллированной воды.
    • Контроль плотности электролита.
    • Раз в полгода проверять напряжение зарядки аккумулятора.

    Плотность свинцово-кислотного раствора

    Прежде чем перейти к измерению плотности, необходимо визуально оценить чистоту электролита. Во всех банках он должен быть чистым. После набора жидкости в ареометр становится видно, если она содержит посторонние включения и осадки. Это является показателем постепенного разрушения пластин. Чем темнее жидкость (серого или коричневого цвета), тем сильнее изношен аккумулятор, вплоть до того, что он становится непригодным к эксплуатации.

    Если в одной из секций электролит чистый, а в других намного темнее, вероятно, произошло короткое замыкание внутри батареи. Плавающий в ареометре поплавок показывает на шкале уровень заряда аккумулятора. Показатель ниже 1,16 г/куб. см означает, что батарея разряжена. Замеры нужно проводить при температуре 25 градусов и через полчаса после эксплуатации автомобиля или зарядки специальным устройством.

    Нужно знать, что свинцово-кислотный раствор плотностью 1,15 г/куб. см замерзает при температуре минус 13 градусов по Цельсию. Нельзя доливать концентрированную серную кислоту в банки батареи питания, чтобы получить нормальную плотность аккумулятора. Для увеличения срока службы банок необходимо периодически измерять в них плотность кислотного раствора и при необходимости перезаряжать батарею.

    Зарядка батареи

    В настоящее время большинство автомобилей имеют различные системы, которые повышают их экономичность и экологичность — например, отключение генератора во время движения. Такая процедура требует эффективной работы системы электропитания, которую проще всего проверить с помощью диагностических устройств.

    В заряженном аккумуляторе величина напряжения, измеряемая на его клеммах, составляет 14 вольт. Во время измерения следует отключить освещение, кондиционирование, вентиляцию и электрический нагрев стёкол. Если величина тока отличается от требуемой, необходимо сделать измерения на клемме генератора, так как окисленные контакты или неисправность главного кабеля, соединяющего генератор с аккумулятором, могут внести погрешность.

    Зима — это самый сложный в году период для источника постоянного тока. Поэтому нужно постоянно контролировать его техническое состояние, чтобы избежать неприятных сюрпризов. Современный автомобиль имеет множество потребителей тока, требующих стабильного напряжения на определённом уровне. Проверка состояния накопителя электроэнергии:

    1. Измерить напряжение в состоянии покоя.
    2. Установить, насколько падает напряжение при запуске двигателя. Если на дисплее прибора отобразилось значение ниже 10 вольт, это свидетельствует о плохом состоянии или разряде батареи.
    3. Если источник питания позволяет проверить плотность электролита, по этому показателю также можно определить состояние заряда.
    4. Прежде чем измерить плотность электролитической жидкости, нужно проверить её уровень. Если он отличается от нормы, добавить дистиллированной воды.
    5. Низкий уровень заряда означает, что источник электрического питания нужно заменить. Даже старую и неисправную батарею можно зарядить, и она продемонстрирует на указателе вольтметра нужное напряжение. Однако она будет плохо крутить стартер и быстро разряжаться.

    Для проверки величины размера пускового тока и ёмкости свинцово-кислотного раствора применяются специальные нагрузочные тестеры, которые имеются в каждой мастерской. Не следует их путать с дешёвыми устройствами, которые вставляются в гнездо прикуривателя. Профессиональное оборудование стоит от тысячи евро и выше.

    Очень часто причиной порчи энергетического накопителя является неисправная система зарядки. Наиболее распространённые неисправности касаются генератора и регулятора напряжения зарядного устройства. Кстати, негативное влияние на зарядку оказывает плохое натяжение ремня привода вспомогательного оборудования. Поэтому в случае обнаружения износа он подлежит замене.

    В ситуации, когда батарея требует подзарядки, это можно сделать самостоятельно. Зарядные устройства доступны в магазинах, а цена их начинается от нескольких долларов. Лучше купить такое ЗУ, в котором процессом зарядки управляет автоматика. Тогда будет уверенность в том, что по окончании процесса устройство автоматически отключится, не допуская перезарядки аккумулятора.

    В соответствии с правилами для восстановления ёмкости аккумулятор снимают с машины. Однако на практике часто это сделать невозможно, так как в некоторых автомобилях доступ к аккумулятору затруднён. Под капотом установлен порт, к которому можно подключить зарядное устройство. Во время зарядки необходимо позаботиться о хорошей вентиляции помещения, так как во время процесса выделяется горючий газ — водород.

    Выбор аккумулятора

    Нужно всегда придерживаться инструкции, выданной производителем: в ней указано, сколько должна быть плотность электролита в аккумуляторе. Она разработана с учётом оптимального функционирования всех систем и соответствующей мощности генератора. Допускаются изменения параметров не более чем на 10%. Стоит приобрести микропроцессорный выпрямитель, который периодически восстанавливает источник питания.

    Выбирая аккумулятор, в первую очередь необходимо учитывать его ёмкость согласно мощности мотора, а затем величину пускового тока.

    Батарея

    Сравнение плотности энергии

    Рисунки на этой странице были получены из разного количества источников при различных условиях. Сравнение аккумуляторных элементов затруднено, и любое фактическое сравнение должно использовать проверенные данные для конкретной модели аккумулятора.

    Батареи

    работают по-разному из-за различных процессов, используемых разными производителями. Даже другая модель ячейки от того же производителя будет работать по-разному в зависимости от того, для чего они оптимизированы.

    Вы также должны принять во внимание фактическое приложение, в котором используется аккумулятор. Это может существенно повлиять на производительность батареи, поэтому при выборе аккумуляторной батареи для вашего продукта необходимо учитывать множество факторов.

    Для получения дополнительной информации см. Сообщение в нашем блоге о том, как выбрать тип элемента для использования в аккумуляторной батарее.


    Сравнение плотности энергии в аккумуляторных элементах

    Эта сравнительная таблица аккумуляторов иллюстрирует объемную и гравиметрическую плотности энергии на основе голых аккумуляторных элементов.

    Фото предоставлено НАСА - Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства


    Плотность энергии, сравнение размеров и веса

    Приведенная ниже сравнительная таблица батарей иллюстрирует объемную и удельную плотности энергии, показывая меньшие размеры и меньший вес элементов.


    Спецификации Battery Chemistry

    Технические характеристики Свинцово-кислотный NiCd NiMH Литий-ионный
    Кобальт Марганец Фосфат
    Удельная энергия (Втч / кг) 30-50 45-80 60-120 150-190 100-135 90-120
    Внутреннее сопротивление (мОм) <100
    12В в упаковке
    100-200
    6 В в упаковке
    200-300
    6 В в упаковке
    150-300
    7.2В
    25-75
    на ячейку
    25-50
    на ячейку
    Жизненный цикл (разрядка 80%) 200-300 1000 300-500 500–1 000 500–1 000 1 000–2 000
    Время быстрой зарядки 8-16ч 1 час стандартно 2-4 часа 2-4 часа 1 ч или меньше 1 ч или меньше
    Допуск перезарядки Высокая Умеренный Низкий Низкий.Не выносит непрерывного заряда
    Саморазряд / месяц (комнатная температура) 5% 20% 30% <10%
    Напряжение элемента (номинальное) 2 В 1,2 В 1.2В 3,6 В 3,8 В 3,3 В
    Напряжение отключения заряда (В / элемент) 2,40
    Поплавок 2,25
    Обнаружение полного заряда
    по сигнатуре напряжения
    4,20 3,60
    Напряжение отключения разряда (В / элемент, 1С) 1.75 1,00 2,50–3,00 2,80
    Пиковый ток нагрузки
    Лучший результат
    5C
    0,2C
    20C
    1C
    5C
    0,5C
    > 3С
    <1С
    > 30C
    <10C
    > 30 ° C
    <10 ° C
    Температура заряда от -20 до 50 ° C
    от -4 до 122 ° F
    от 0 до 45 ° C
    от 32 до 113 ° F
    от 0 до 45 ° C
    от 32 до 113 ° F
    Температура нагнетания от -20 до 50 ° C
    от -4 до 122 ° F
    от -20 до 65 ° C
    от -4 до 149 ° F
    от -20 до 60 ° C
    от -4 до 140 ° F
    Требования к техническому обслуживанию 3-6 месяцев
    (доплата)
    30-60 дней
    (выписка)
    60-90 дней
    (выписка)
    Не требуется
    Требования безопасности Термостойкость Термостойкость, общий предохранитель Обязательная схема защиты
    Используется с Конец 1800-х годов 1950 1990 1991 1996 1999
    Токсичность Очень высокий Очень высокий Низкий Низкий

    Новая концепция может сделать более экологически чистые батареи возможными - ScienceDaily

    Новая концепция алюминиевой батареи имеет вдвое большую плотность энергии, чем предыдущие версии, изготовлена ​​из большого количества материалов и может привести к снижению производственных затрат и воздействия на окружающую среду .У идеи есть потенциал для крупномасштабных приложений, включая хранение солнечной и ветровой энергии. За этой идеей стоят исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, и Национального института химии, Словения.

    Использование технологии алюминиевых батарей может дать несколько преимуществ, включая высокую теоретическую плотность энергии и тот факт, что уже существует устоявшаяся промышленность по их производству и переработке. По сравнению с сегодняшними литий-ионными батареями новая концепция исследователей может привести к заметно более низким производственным затратам.

    «Материальные затраты и воздействие на окружающую среду, которые мы предполагаем от нашей новой концепции, намного ниже, чем то, что мы видим сегодня, что делает их пригодными для крупномасштабного использования, например, для парков солнечных батарей или хранения энергии ветра», - говорит Патрик. Йоханссон, профессор кафедры физики Чалмерса.

    «Кроме того, наша новая концепция батарей имеет вдвое большую плотность энергии по сравнению с алюминиевыми батареями, которые сегодня являются« самыми современными »».

    В предыдущих конструкциях алюминиевых батарей в качестве анода (отрицательного электрода) использовался алюминий, а в качестве катода (положительный электрод) - графит.Но графит обеспечивает слишком низкое энергосодержание для создания аккумуляторных элементов с достаточной производительностью, чтобы быть полезными.

    Но в новой концепции, представленной Патриком Йоханссоном и Чалмерсом, вместе с исследовательской группой в Любляне под руководством Роберта Доминко, графит был заменен органическим наноструктурированным катодом, изготовленным из молекулы антрахинона на основе углерода.

    Антрахиноновый катод был широко разработан Яном Битенцем, ранее приглашенным исследователем в Chalmers из группы Национального института химии в Словении.

    Преимущество этой органической молекулы в материале катода заключается в том, что она позволяет накапливать положительные носители заряда из электролита, раствора, в котором ионы перемещаются между электродами, что делает возможным более высокую плотность энергии в батарее.

    «Поскольку новый катодный материал позволяет использовать более подходящий носитель заряда, аккумуляторы могут лучше использовать потенциал алюминия. Сейчас мы продолжаем работу в поисках еще лучшего электролита.Текущая версия содержит хлор - мы хотим от него избавиться », - говорит исследователь Chalmers Никлас Линдал, изучающий внутренние механизмы, управляющие хранением энергии.

    На данный момент нет доступных в продаже алюминиевых батарей, и даже в мире исследований они относительно новые. Вопрос в том, смогут ли алюминиевые батареи со временем заменить литий-ионные.

    «Конечно, мы надеемся, что они смогут. Но, прежде всего, они могут дополнять друг друга, обеспечивая использование литий-ионных батарей только там, где это строго необходимо.Пока плотность энергии алюминиевых батарей вдвое меньше, чем у литий-ионных батарей, но наша долгосрочная цель - добиться такой же плотности энергии. Еще предстоит работа с электролитом и разработка лучших механизмов зарядки, но алюминий в принципе является значительно лучшим носителем заряда, чем литий, поскольку он многовалентен, а это означает, что каждый ион «компенсирует» несколько электронов. Кроме того, батареи могут быть значительно менее вредными для окружающей среды », - говорит Патрик Йоханссон.

    История Источник:

    Материалы предоставлены Технологическим университетом Чалмерса . Оригинал написан Джошуа Уорт и Миа Халлерод Палмгрен. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    Не содержащий хлоридов электролит и органический катод повысили плотность энергии и стабильность - ScienceDaily

    Исследователи из Хьюстонского университета и Американского научно-исследовательского института Toyota обнаружили многообещающую новую версию высокоэнергетических магниевых батарей с потенциальными применениями, начиная от электрических автомобили для аккумуляторов для систем возобновляемой энергии.

    Батарея, о которой было сообщено 21 декабря в Джоулях , является первой батареей, которая, как сообщается, работает с ограниченным количеством электролитов при использовании органического электрода, изменение, по словам исследователей, позволяет ей накапливать и разряжать гораздо больше энергии, чем предыдущие магниевые батареи. Они использовали электролит, не содержащий хлоридов, что является еще одним изменением от традиционного электролита, используемого в магниевых батареях, что позволило сделать открытие.

    Ян Яо, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в UH, сказал, что исследователи смогли подтвердить, что хлорид в обычно используемом электролите способствует снижению производительности.«Проблема, которую мы пытались решить, - это воздействие хлорида», - сказал он. «Это повсеместно используется».

    Яо, который также является главным исследователем Техасского центра сверхпроводимости в UH, и его команда использовали электролит, не содержащий хлоридов, для испытания катодов из органических хиноновых полимеров с анодом из металлического магния, сообщив, что они выдавали до 243 ватт-часов на килограмм. , с мощностью до 3,4 киловатт на килограмм. Батарея оставалась стабильной через 2500 циклов.

    Ученые потратили десятилетия на поиск высокоэнергетической магниевой батареи, надеясь воспользоваться естественными преимуществами магния перед литием, элементом, используемым в стандартных литий-ионных батареях.Магний гораздо более распространен и, следовательно, менее дорог, и он не склонен к нарушениям своей внутренней структуры, известным как дендриты, которые могут вызвать взрыв и возгорание литиевых батарей.

    Но магниевые батареи не будут конкурентоспособными на рынке, пока они не смогут накапливать и разряжать большое количество энергии. Яо сказал, что предыдущие материалы для катодов и электролитов были камнем преткновения.

    Катод - это электрод, от которого течет ток в батарее, а электролиты - это среда, через которую протекает ионный заряд между катодом и анодом.

    Среди других исследователей этого проекта - первые авторы: Хуэй Донг, докторант UH, и Янлян Леонард Лян, доцент-исследователь из UH; Оскар Тутусаус и Рана Мохтади из Исследовательского института Toyota в Северной Америке; и докторанты UH Е Чжан и Фан Хао.

    «Благодаря оптимальному сочетанию катодов из органического карбонильного полимера и электролитов, способствующих накоплению магния, мы можем продемонстрировать высокую удельную энергию, мощность и стабильность при циклических нагрузках, которые редко встречаются в магниевых батареях», - пишут они.

    Лян отметил, что до сих пор лучшим катодом для магниевых батарей был сульфид молибдена в фазе Шевреля, разработанный почти 20 лет назад. По его словам, у них нет ни мощности, ни емкости для хранения энергии, чтобы конкурировать с литиевыми батареями.

    Но недавние отчеты показывают, что органические катодные материалы могут обеспечивать высокую емкость хранения при комнатной температуре. «Нам было любопытно, почему», - сказал Лян.

    Донг сказал, что оба испытанных катода из органических полимеров обеспечивали более высокое напряжение, чем катод с фазой Шевреля.

    Яо сказал, что дальнейшие исследования будут направлены на дальнейшее улучшение удельной емкости и напряжения батарей, чтобы они могли конкурировать с литиевыми батареями.

    «Магния гораздо больше и он безопаснее», - сказал он. «Люди надеются, что магниевая батарея может снизить риски литиевых батарей».

    Яо получил награду Хьюстонского университета за выдающиеся достижения в области исследований и был назван высоко цитируемым исследователем, выбранным Clarivate Analytics на основании «исключительной исследовательской эффективности, которая входит в 1% лучших по цитируемости в Web of Science» в 2018 году.

    История Источник:

    Материалы предоставлены Университетом Хьюстона . Оригинал написан Джинни Кевер. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    Электролиты из сжиженного газа позволяют батареям работать при сверхнизких температурах

    Новые электролиты из сжиженного газа позволяют литиевым батареям и электрохимическим конденсаторам работать при очень низких температурах.Предоставлено: Дэвид Байо / Школа инженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс. Инженеры

    из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали прорыв в химии электролитов, который позволяет литиевым батареям работать при температурах до -60 градусов Цельсия с отличной производительностью - для сравнения, современные литий-ионные батареи перестают работать при -20 градусах Цельсия. . Новые электролиты также позволяют электрохимическим конденсаторам работать до -80 градусов Цельсия - их текущий нижний предел температуры составляет -40 градусов Цельсия.Хотя эта технология позволяет работать при экстремально низких температурах, высокая производительность при комнатной температуре все еще сохраняется. Новый химический состав электролита может также увеличить плотность энергии и повысить безопасность литиевых батарей и электрохимических конденсаторов.

    Работа будет опубликована онлайн в журнале Science в четверг, 15 июня 2017 г.

    Эта технология может позволить электромобилям в холодном климате путешествовать дальше на одной зарядке, уменьшая беспокойство по поводу дальности полета зимой в таких местах, как Бостон.Эта технология также может быть использована для управления кораблями в условиях сильного холода, таких как беспилотные летательные аппараты с Wi-Fi в высоких слоях атмосферы и метеорологические шары, спутники, межпланетные вездеходы и другие аэрокосмические приложения.

    Батареи и электрохимические конденсаторы, разработанные исследователями, особенно морозоустойчивы, потому что их электролиты сделаны из сжиженных газовых растворителей - газов, которые сжижаются при умеренном давлении, - которые гораздо более устойчивы к замерзанию, чем стандартные жидкие электролиты. Новый электролит литиевой батареи был изготовлен с использованием сжиженного газообразного фторметана.Электролит электрохимического конденсатора был изготовлен с использованием сжиженного газа дифторметана.

    "Глубокая декарбонизация связана с прорывом в технологиях накопления энергии. Для производства электромобилей с улучшенным соотношением производительности и стоимости необходимы более совершенные аккумуляторы. А как только температурный диапазон для аккумуляторов, ультраконденсаторов и их гибридов будет расширен, эти Технологии электрохимического накопления энергии могут быть приняты на многих других развивающихся рынках. Эта работа показывает многообещающий путь, и я думаю, что успех этого нетрадиционного подхода может вдохновить больше ученых и исследователей на изучение неизведанных территорий в этой области исследований », - сказала Ширли Менг, профессор наноинженерии в инженерной школе Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс и старший автор исследования.Мэн возглавляет Лабораторию хранения и преобразования энергии и является директором Центра устойчивой энергетики и энергетики в Калифорнийском университете в Сан-Диего.

    «Принято считать, что электролит является основным узким местом для повышения производительности устройств хранения энергии следующего поколения», - сказал Сайрус Рустомджи, научный сотрудник группы Мэн и первый автор исследования. «Электролиты на жидкой основе были тщательно исследованы, и многие сейчас обращают внимание на твердотельные электролиты.Мы выбрали противоположный, хотя и рискованный подход, и исследовали возможность использования газовых электролитов ».

    Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего первыми исследовали газовые электролиты для электрохимических накопителей энергии.

    В будущем эту технологию можно будет использовать для питания космических кораблей для межпланетных исследований.«Марсоходы имеют низкотемпературную спецификацию, которой не может соответствовать большинство существующих батарей. Наша новая технология батарей может соответствовать этим спецификациям без добавления дорогих и тяжелых нагревательных элементов», - сказал Рустомджи.

    При реализации этого проекта команда Калифорнийского университета в Сан-Диего осознала, что газы обладают свойством, благодаря которому они особенно хорошо работают при температурах, при которых обычные жидкие электролиты замерзают, - низкой вязкости. «Низкая вязкость приводит к высокой подвижности ионов, что означает высокую проводимость батареи или конденсатора даже в условиях сильного холода», - сказал Рустомджи.

    Группа исследовала ряд потенциальных газов-кандидатов, но сосредоточила внимание на двух новых электролитах: один на основе сжиженного фторметана (для литиевых батарей), а другой на основе сжиженного дифторметана (для электрохимических конденсаторов).

    Предоставлено: Дэвид Байо / Калифорнийский университет в Сан-Диего, Инженерная школа Якобса

    . В дополнение к своим исключительным низкотемпературным характеристикам эти электролиты обладают уникальным преимуществом в плане безопасности. Они смягчают проблему, называемую тепловым разгоном, когда аккумулятор становится достаточно горячим, чтобы вызвать опасную цепочку химических реакций, которые, в свою очередь, еще больше нагревают аккумулятор.С этими новыми электролитами аккумулятор не сможет самостоятельно нагреваться при температурах, намного превышающих комнатную. Это связано с тем, что при высоких температурах эти электролиты теряют способность растворять соли, поэтому аккумулятор теряет проводимость и перестает работать.

    «Это естественный механизм отключения, предотвращающий перегрев батареи», - сказал Рустомджи. Он отметил, что еще одна приятная особенность заключается в том, что этот механизм обратимый. «Как только аккумулятор становится слишком горячим, он отключается. Но когда он снова остывает, он снова начинает работать.Это необычно для обычных батарей ».

    Кроме того, Рустомджи сказал, что в более тяжелых условиях, таких как автомобильная авария, когда аккумулятор раздавлен и закорочен, газообразный электролит может выходить из элемента и, из-за недостаточной проводимости электролита, предотвращать тепловую реакцию неуправляемого нагрева, которая в противном случае Трудно избежать использования обычных жидких электролитов.

    Совместимый электролит для анодов металлического лития

    Мэн, Рустомжи и его коллеги сделали большой шаг вперед к осуществлению еще одной долгожданной мечты исследователей аккумуляторов: создания электролита, который хорошо работает с анодом из металлического лития.Литий считается лучшим анодным материалом, поскольку он может хранить больше заряда, чем существующие аноды, и легче. Проблема в том, что металлический литий вступает в реакцию с обычными жидкими электролитами. Эти химические реакции приводят к тому, что металлический литий имеет низкую кулоновскую эффективность, что означает, что он может пройти только ограниченное количество циклов зарядки и разрядки, прежде чем батарея перестанет работать.

    Другая проблема, связанная с использованием обычных жидких электролитов с анодом из металлического лития, заключается в том, что при повторяющихся циклах зарядки и разрядки литий может накапливаться в определенных местах на электроде.Это вызывает рост игольчатых структур, называемых дендритами, которые могут проткнуть часть батареи, вызывая ее короткое замыкание.

    Предыдущие подходы к решению этих проблем включают: использование электролитов с низкой вязкостью; приложение высокого механического давления на электрод; и использование так называемых добавок фторированного электролита для формирования идеального химического состава на поверхности электрода из металлического лития. Новые электролиты на сжиженном газе, разработанные командой Калифорнийского университета в Сан-Диего, объединяют все три этих ключевых аспекта в единую электролитную систему.Последующая межфазная поверхность, образующаяся на электроде, представляет собой очень однородную поверхность без дендритов, обеспечивающую высокий кулоновский КПД более 97 процентов и улучшенную проводимость батареи. По словам исследователей, это также первый случай, когда электролит обладает высокими характеристиками как для металлического лития, так и для классических катодных материалов, что может позволить значительно увеличить общую плотность энергии батарей.

    Следующие шаги

    Двигаясь вперед, исследователи стремятся улучшить удельную энергию и возможность циклирования как батарей, так и электрохимических конденсаторов, а также работать при еще более низких температурах - до -100 градусов Цельсия.Эта работа может привести к разработке новой технологии для питания космических кораблей, отправляемых для исследования внешних планет, таких как Юпитер и Сатурн.

    Рустомджи возглавляет команду из Калифорнийского университета в Сан-Диего, работающую над коммерциализацией этой технологии через стартап под названием South 8 Technologies.


    Твердотельный электролит, способный конкурировать с жидкими электролитами в аккумуляторных батареях.
    Дополнительная информация: «Электролиты сжиженного газа для электрохимических накопителей энергии», Science (2017).science.sciencemag.org/lookup/… 1126 / science.aal4263 Предоставлено Калифорнийский университет в Сан-Диего

    Ссылка : Электролиты из сжиженного газа позволяют батареям работать при сверхнизких температурах (2017, 15 июня) получено 27 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2017-06-electrolytes-liquefied-gas-enable -atteries.html

    Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

    Отзывы о электролите аккумулятора

    - Интернет-магазин и отзывы на электролит аккумулятора на AliExpress

    Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для электролита батареи.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

    Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

    AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший электролит батареи вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что получили свой электролит батареи на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

    Если вы все еще не уверены в электролите аккумулятора и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress - отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово - просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

    А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны - и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести electrolyte of battery по самой выгодной цене.

    У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

    Frontiers | Последние достижения в области неорганических твердых электролитов для литиевых батарей

    Введение

    Литиевые батареи

    исследуются как наиболее многообещающие аккумуляторы электроэнергии для электромобилей (ЭМ), которые имеют большие перспективы в устранении опасности при транспортировке в будущем.С другой стороны, они еще не смогли удовлетворить жесткие требования автомобилей к высокой плотности энергии, длительному сроку службы, отличной безопасности и широкому диапазону рабочих температур (G динаф и Ким, 2009; Котобуки, 2012).

    Чтобы подготовить литиевые батареи к их крупномасштабному внедрению в электромобили, исследователи тщательно изучают все аспекты в элементе, который мог бы резко изменить характеристики элемента (например, новые электролиты, высокая плотность энергии и стабильные электродные материалы, высокая энергоемкость). производительность проводящих добавок / связующих / токоприемников и эффективная упаковка).Среди этих подходов электролит является ключом к успеху аккумуляторов электромобилей. Современные электролиты в основном состоят из солей лития и органических растворителей. Следовательно, они вызывают необратимые потери емкости в результате образования стабильной межфазной фазы твердого электролита (SEI), препятствуют увеличению срока службы, ограничивают температурный интервал и, не говоря уже о том, создают серьезные проблемы безопасности для литиевых батарей.

    В этом отношении очень привлекательной является замена используемых в настоящее время органических жидких электролитов неорганическими твердыми электролитами (SE).Во-первых, неорганические СЭ - твердые материалы. Таким образом, они могут решить вышеупомянутые проблемы, связанные с потерями мощности, сроком службы, рабочими температурами, безопасностью и надежностью (Hayashi et al., 2012; Sahu et al., 2014). Кроме того, они обладают такими преимуществами, как простота конструкции, отсутствие утечек и загрязнения, лучшая устойчивость к ударам и вибрациям по сравнению с органическими жидкими электролитами (Thangadurai and Weppner, 2006b; Knauth, 2009; Fergus, 2010). Во-вторых, большинство неорганических СЭ являются одноионными проводниками.Литиевые одноионно-ионные проводники могут иметь передаточное число лития, равное единице. В результате внутри ячейки отсутствует градиент концентрации во время ее работы. Это очень полезно для снижения перенапряжения клеток (Quartarone and Mustarelli, 2011).

    Кроме того, в связи с этими двумя характерными особенностями остаются серьезные проблемы для создания высокопроизводительных SE. Один из них - как создать благоприятную границу раздела твердое тело-твердое тело между электродом и электролитом (Ohta et al., 2006, 2007; Sakuda et al., 2011). Другой - как получить высокую ионную проводимость при комнатной температуре, например, 10 −3 См · см −1 .

    В этом обзоре обсуждаются преимущества, а также эффективные способы решения вышеупомянутых проблем гранта. Первая часть посвящена кристаллическим электролитам, включая литий-ионные проводники типа LISICON и тио-LISICON, типа граната, типа перовскита и типа NASICON. Вторая часть посвящена электролитам на основе стекла, включая стеклообразные и стеклокерамические системы из оксидов и сульфидов.В таблице 1 перечислены важные материалы и их проводимости, а на рисунке 1 показаны графики Аррениуса для ионной проводимости некоторых выбранных SE.

    Таблица 1 . Электропроводность неорганических СЭ для твердотельных литиевых батарей .

    Рис. 1. Графики Аррениуса для ионной проводимости выбранных SE .

    Кристаллические неорганические электролиты

    LISICON и электролиты типа Thio-LISICON

    СЭ типа

    LISICON обладают относительно низкой проводимостью при комнатной температуре (~ 10 -7 См · см -1 ), а Li 14 ZnGe 4 O 16 является его типичным представителем, впервые описанным Хонгом. (1978).Его один элемент из Li 2 + 2 x Zn 1- x GeO 4 система и может рассматриваться как Li 4 GeO 4 –Zn 2 GeO 4 твердое тело решение. На рис. 2 показана проекция структуры LISICON на плоскость a-b, каркас которой связан с кристаллической структурой γ-Li 3 PO 4 . Li 11 ZnGe 4 O 16 образует трехмерную (3D) каркасную структуру, и ионы лития в каркасе распределяются по двум узлам: 4c и 8d.Эти позиции заняты четырьмя и семью ионами Li + соответственно. Три оставшихся иона Li + расположены в интерстициальных узлах 4c и 4a, и их температурные коэффициенты аномально высоки, что указывает на их подвижность. Каждый сайт 4a связан с двумя сайтами 4c и наоборот. Узкими местами для транспортировки Li + между этими участками являются параллелограммы, которые имеют угол наклона с плоскостью a-b. Исходя из расчетов, средний размер узких мест (4.38 Å) больше минимального размера, необходимого для транспорта Li + (2r Li + 2r o = 4,0 Å), что способствует перемещению Li + (Zheng et al., 2003).

    Рис. 2. Проекция структуры LISICON на плоскость a-b . Воспроизведено с разрешения Hong (1978).

    Хотя ионная проводимость Li 14 ZnGe 4 O 16 достигает 0.125 См см −1 при 300 ° C, это всего лишь 10 −7 См см −1 при комнатной температуре. Это объясняется захватом подвижных ионов Li + на неподвижную подрешетку при более низких температурах за счет образования комплексов дефектов (Robertson et al., 1997). Кроме того, Li 14 ZnGe 4 O 16 обладает высокой реакционной способностью по отношению к Li-металлу и атмосферному CO 2 , и проводимость со временем уменьшается (Thangadurai and Weppner, 2006b).

    Недавние усилия по улучшению ионной проводимости СЭ типа LISICON сосредоточены на замене оксида серой в каркасе (рис. 3).Эти сульфидные SE называют тио-LISICON, который был введен Kanno et al. (2000).

    Рисунок 3. Структура Li 4 GeS 4 - родительская структура нового семейства тио-LISICON . Воспроизведено с разрешения Kanno et al. (2000).

    Материальный дизайн неорганических СЭ основывается на определенных структурных критериях: (i) подвижные ионы должны иметь достаточно большие пути проводимости в решетке, (ii) должна быть неупорядоченная подрешетка подвижных ионов и (iii) подвижные ионы с высокой поляризацией и анион подрешетки предпочтительнее (Канно, Мураяма, 2001).В свойствах ионной проводимости сильно доминируют размер и поляризуемость составляющих ионов или характер межузельной вакансии, вызванный замещениями.

    Поскольку радиус S 2- больше, чем радиус O 2-, эта замена может значительно увеличить размер транспортных узких мест Li + . Кроме того, S 2- имеет лучшую поляризационную способность, чем O 2-, тем самым ослабляя взаимодействие между скелетом и ионами Li + .Следовательно, по сравнению с системами LISICON, материалы thio-LISICON могут достигать действительно высокой ионной проводимости (более 10 −4 См · см −1 при комнатной температуре). У Thio-LISICON SE также есть преимущества, такие как легкое снижение сопротивления границ зерен с помощью обычного холодного прессования электролитных сил и предпочтительное применение в полностью твердотельных батареях из-за его механических свойств (Tatsumisago et al., 2013).

    Впервые была синтезирована серия тио-LISICON и Li 3.25 Ge 0,25 P 0,75 S 4 показал высокую проводимость 2,2 · 10 −3 См · см −1 при комнатной температуре, пренебрежимо малую электронную проводимость, высокую электрохимическую стабильность и отсутствие фазового перехода вплоть до 500 ° C (Канно и Мураяма, 2001). Совсем недавно очень высокая проводимость 12 м См см −1 (27 ° C) была достигнута с помощью Li 10 GeP 2 S 12 . Его кристаллическая структура отличалась от типичных структур тиолизикона.Как показано на рисунке 4A, он имел трехмерную каркасную структуру, состоящую из (Ge 0,5 P 0,5 ) тетраэдров S 4 , тетраэдров PS 4 , тетраэдров LiS 4 и октаэдров LiS 6 . Высокая ионная проводимость улучшалась за счет трехмерных диффузионных путей как вдоль оси c , так и в плоскости a-b (Kamaya et al., 2011).

    Рисунок 4. (A) Кристаллическая структура Li 10 GeP 2 S 12 . (B) Кривые заряда-разряда твердотельной батареи с этим SE. Воспроизведено с разрешения Kamaya et al. (2011).

    Кроме того, Bron et al. (2013) сообщили о синтезе Li 10 SnP 2 S 12 путем замены Ge на Sn, общая проводимость которого достигала 4 м См см −1 при комнатной температуре. Полностью твердотельный аккумулятор с Li 10 GeP 2 S 12 (катод: LiCoO 2 ; анод: металлический) показал разрядную емкость более 120 мА г −1 и отличную кулоновскую эффективность около 100% после второго цикла, а также высокий потенциал разложения более 5 В (Рисунок 4B).

    Электролиты типа граната

    Литиевые одиночные ионные проводники типа граната имеют общую формулу: Li 5 La 3 M 2 O 12 ( M = Ta, Nb). Впервые о них сообщили Тангадураи и Веппнер (2005a), а недавно они интенсивно изучались в качестве СЭ для полностью твердотельных литиевых батарей. Они обладают высокой ионной проводимостью и отличной химической стабильностью при контакте с металлическим литием.

    На рис. 5 показана кристаллическая структура Li 5 La 3 M 2 O 12 .La и M занимают восьми- и шестикоординированные позиции соответственно, а Li занимает октаэдрические позиции. Октаэдры MO 6 окружены шестью ионами лития и двумя вакансиями Li + в родительской структуре Li 5 La 3 M 2 O 12 . Следовательно, структура способствует ионной проводимости лития (Thangadurai and Weppner, 2005b).

    Рис. 5. Кристаллическая структура материнского гранатоподобного Li 5 La 3 M 2 O 12 .Воспроизведено с разрешения Такады (2009 г.).

    Среди исследованных материалов Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 продемонстрировал высокую ионную проводимость 4 · 10 −5 См · см −1 при 22 ° C с энергией активации 38,5 кДж моль -1 . Он имел низкое сопротивление границ зерен, что означало, что общая и объемная проводимости были почти идентичными (Thangadurai and Weppner, 2005b).

    Электропроводность может быть дополнительно улучшена путем частичного замещения Y или In на участке M в Li 5 La 3 M 2 O 12 .Например, Li 5,5 La 3 Nb 1,75 In 0,25 O 12 показал повышенную проводимость (1,8 × 10 −4 См · см −1 при 50 ° C) с низкой энергией активации. 49,1 кДж · моль −1 (Thangadurai, Weppner, 2006a). Высокая проводимость 2,7 · 10 −4 См · см −1 при 25 ° C была получена для Li 5 + 2 x La 3 Nb 2− x Y x O 12 с x = 0.75 (Нараянан и др., 2012). Высокая проводимость Li + является результатом коротких расстояний Li + –Li + в октаэдрах LiO 6 с общими ребрами и высокой концентрации Li в октаэдрических узлах.

    В последнее время большое внимание уделяется гранату типа Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO) с момента первого сообщения (Муруган и др., 2007). В структуре La расположен в центре додекаэдра с восемью скоординированными атомами кислорода, а Zr находится в центре октаэдра с шестикоординированными атомами кислорода (рис. 6).Ионы лития могут перемещаться внутри каркаса решетки граната с помощью механизма 3D-проводимости (Dumon et al., 2013).

    Рисунок 6. Кристаллографическая структура кубического LLZO . Воспроизведено с разрешения Dumon et al. (2013).

    LLZO претерпевает фазовый переход от тетрагональной к кубической структуре при повышении температуры спекания, которые принадлежат пространственной группе Iad и I4 1 A / cd соответственно.Проводимость кубической фазы (10 −4 См · см −1 , комнатная температура) примерно на два порядка выше, чем у тетрагональной фазы (Kokal et al., 2011; Tietz et al., 2013).

    Таким образом, задача заключалась в стабилизации кубической фазы, что может быть достигнуто путем легирования. Гейгер и др. (2011) впервые предположили, что Al может играть важную роль в стабилизации кубической фазы по сравнению с тетрагональной. Затем Düvel et al. (2012) подробно описали влияние включения Al на структурные и динамические свойства LLZO.Было высказано предположение, что при низких концентрациях Al ионы Al 3+ действуют как одновалентная легирующая примесь, заменяя три иона Li + . Однако с увеличением содержания Al ионы La 3+ и Zr 4+ постепенно замещались ионами Al. Замена La 3+ и Zr 4+ ионами Al 3+ стабилизировала кубическую фазу и сильно повлияла на соответствующую динамику ионов Li. Аналогичная стабилизация кубической фазы наблюдалась при замещении Ga и Ta.Аллен и др. (2012) недавно сообщили о Li 6,75 La 3 Zr 1,75 Ta 0,25 O 12 кубический гранат с относительно высокой общей проводимостью Li + (8,7 × 10 −4 См см −1 при 25 ° C).

    Благодаря высокой ионной проводимости, отличной стабильности с литием и широкому диапазону электрохимических напряжений (Ishiguro et al., 2013; Jin and McGinn, 2013b), LLZO успешно использовался для производства полностью твердотельных литиевых батарей.Джин и Макгинн (2013a) сообщили о полностью твердотельной батарее Cu 0,1 V 2 O 5 / LLZO / Li, которая продемонстрировала начальную разрядную емкость 93 мА ч г -1 при 10 мкА см −2 (при 50 ° С). Полная ячейка, состоящая из катода LiCoO 2 , Li 6,75 La 3 Zr 1,75 Nb 0,25 O 12 электролита и литий-металлического анода, показала стабильные характеристики цикла (рис. 7). Его разрядная емкость составляла 129 мАч g −1 на 1-м цикле и 127 мАч g −1 на 100-м цикле соответственно (Ohta et al., 2012).

    Рис. 7. Кривые заряда-разряда для LiCoO 2 / Li 6,75 La 3 Zr 1,75 Nb 0,25 O 12 / Li-элемента . Воспроизведено с разрешения Ohta et al. (2012).

    Электролиты перовскитного типа

    Литий-лантан-титанаты, Li 3 x La (2/3) - x (1/3) −2 x TiO 3 (LLTO, 0 < х <0.16) со структурой перовскита (ABO 3 ), характеризуются высокой объемной проводимостью порядка 10 −3 См · см −1 при комнатной температуре (Bohnke, 2008).

    LLTO состоит из смеси фаз, т.е. высокотемпературной фазы с кубической симметрией Pm 3 m (α-LLTO) и более низкотемпературной фазы β-LLTO, имеющей тетрагональную симметрию P 4/ мм . На рисунке 8 показана кристаллическая структура LLTO. Катионы A-узла, которые представляли собой Li + и La 3+ в кубической фазе α-LLTO, были распределены случайным образом, в то время как узлы A упорядоченного β-LLTO имели двойную структуру перовскита с чередующимся расположением Слои, богатые La и Li-вакансиями, вдоль оси c (Gao et al., 2013; Тераниши и др., 2013). Считается, что проводимость электролитов LLTO в основном определяется двумя факторами: размером узкого места и перколяцией места. Кристаллическая структура тетрагонального LLTO объясняет высокую проводимость Li + большой концентрацией вакансий в узле A, что обеспечивает движение ионов лития по механизму вакансий и через квадратное плоское узкое место между узлами A, образованное четырьмя ионами O 2- между двумя соседними участками A (Alonso et al., 2000).

    СЭ на основе

    LLTO имеют много преимуществ, таких как литиевые одноионные проводники, незначительная электронная проводимость, высокая электрохимическая стабильность (> 8 В), стабильность в сухой и гидратированной атмосфере и стабильность в широком диапазоне температур от 4 K до 1600 K ( Бонке, 2008). Однако есть две основные проблемы для электролитов LLTO: относительно низкая проводимость границ зерен (<10 −5 См · см −1 ) и нестабильность по отношению к металлическому аноду Li (Ban and Choi, 2001).

    Таким образом, крайне важно повысить зернограничную проводимость LLTO-электролитов. Сообщалось, что введение кремнезема (Mei et al., 2010) и LLZO (Chen et al., 2012, 2013) могло изменить зернограничный слой LLTO, и общая ионная проводимость могла быть более 1 × 10 −4 и 1,2 × 10 −4 См см −1 при комнатной температуре соответственно. Высокая проводимость была также достигнута за счет легирования Al (Morata-Orrantia et al., 2003) или Nb (Teranishi et al., 2013), тогда как добавление Ag (Abhilash et al., 2013) приводило к снижению проводимости. Замена некоторого количества кислорода фтором не оказала существенного влияния на проводимость (Fergus, 2010). Кроме того, эффективное спекание для уменьшения границ зерен важно для улучшения общей проводимости (Vidal et al., 2014).

    Другой проблемой, связанной с LLTO, является его нестабильность по отношению к металлическому аноду Li. Литий может быть интеркалирован в LLTO при потенциале ниже 1,7–1,8 В относительно Li (Chen and Amine, 2001), что вызывает восстановление Ti 4+ до Ti 3+ и вызывает высокую электронную проводимость.Тем не менее, исследования химического замещения были мотивированы открытием новых применений соединений LLTO в будущих конфигурациях литий-ионных батарей: в качестве катодных покрытий (Qian et al., 2012) или сепараторов электролитов (Inaguma and Nakashima, 2013). Как показано на Рисунке 9, было подтверждено стабильное поведение разряда / заряда перезаряжаемого литиево-воздушного элемента с сепаратором LLTO.

    Рис. 9. Кривая разряда литий-воздушной батареи с использованием LLTO в качестве сепаратора при различных токах .Воспроизведено с разрешения Инагумы и Накашимы (2013).

    Электролиты типа NASICON

    Термин NASICON, обозначающий суперионные проводники Na + , впервые был дан для фазы твердого раствора Na 1+ x Zr 2 Si x P 3− x O 12 , x = 2,0, обнаружено Хонгом (1976). Общая формула SE типа NASICON может быть описана как LiA 2 IV (PO 4 ) 3 (A IV = Ti, Zr, Ge, Hf).

    В структуре октаэдры AO 6 связаны тетраэдрами PO 4 с образованием трехмерных взаимосвязанных каналов и двух типов межузельных позиций (M 'и M ″), в которых распределены подвижные катионы, как показано на Рисунке 10. Подвижные катионы перемещаются с одного сайта на другой через узкие места, размер которых зависит от природы скелетных ионов и от концентрации носителей в обоих типах сайтов (M 'и M ″) (Cretin and Fabry, 1999).

    Рисунок 10.Кристаллическая структура NASICON . Воспроизведено с разрешения Такады (2009 г.).

    Среди LiA 2 IV (PO 4 ) 3 NASICON системы с Ti показали высокую проводимость Li + (около 10 −5 См · см −1 при комнатной температуре) ( Такада, 2009). Это можно объяснить тем, что ионный радиус Li + хорошо согласуется с размерами каркаса каркаса, который состоит из октаэдров TiO 6 .Были приложены большие усилия для максимизации ионной проводимости LiA 2 IV (PO 4 ) 3 систем, особенно LiTi 2 (PO 4 ) 3 . Увеличение проводимости наблюдалось, когда Ti 4+ был частично заменен Al 3+ в Li 1+ x Al x Ti 2- x (PO 4 ) 3 (LATP) (Key et al., 2012; Duluard et al., 2013; Morimoto et al., 2013), или когда P 5+ был заменен Si 4+ в Li 1+ x + y Al x Ti 2- x Si y P 3- y O ​​ 12 (Fu, 1997; Tan et al., 2012). Электропроводность была значительно увеличена до 3 × 10 −3 См · см −1 для Li 1,3 Al 0,3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 при комнатной температуре.

    Благодаря отличной проводимости Li + и стабильности в воздухе и воде, SE на основе LiTi 2 (PO 4 ) 3 были применены в электрохимических энергетических устройствах, таких как твердотельные литиевые батареи. (Yada et al., 2009) и литий-воздушные вторичные батареи (Shimonishi et al., 2011). Кроме того, СЭ типа NASICON могут иметь высокое электрохимическое окислительное напряжение. Например, сообщалось, что SE на основе LiGe 2 (PO 4 ) 3 демонстрируют высокое электрохимическое окислительное напряжение около 6 В (противLi / Li + ) (Xu et al., 2007), как показано на рисунке 11. Однако, как и LLTO, LiTi 2 (PO 4 ) 3 SE на основе нестабильны по отношению к металлическому Li, с восстановлением Ti 4+ до Ti 3+ (Hartmann et al., 2013).

    Рис. 11. Циклическая вольтамперограмма LiGe 2 (PO 4 ) 3 SE на основе . Воспроизведено с разрешения Xu et al. (2007).

    Стеклянные неорганические электролиты

    Стекловидные электролиты

    Стекловидные электролиты привлекли большое внимание, в основном из-за их преимуществ перед кристаллическими материалами: изотропная ионная проводимость, отсутствие сопротивления границ зерен, простота изготовления пленки, широкий диапазон составов и т. Д.(Ravaine, 1980; Minami, 1987). Кроме того, ионная проводимость аморфных стекол обычно выше, чем у соответствующих кристаллических стекол из-за их так называемой открытой структуры (Tatsumisago, 2004), как показано на рисунке 12.

    Рис. 12. Схема структуры стекла SiO 2 (A) и кристалла (B) .

    Обычно литий-ионные проводящие стекла можно разделить на две категории: оксидные и сульфидные.Для большинства оксидных стекловидных электролитов литий-ионная проводимость при комнатной температуре слишком мала, чтобы быть практичной для высокоэнергетических батарей, обычно порядка 10 -6 ~ 10 -8 См · см -1 (Tatsumisago et al., 1987; Lee et al., 2002). В сульфидных стеклах высокая проводимость ионов лития 10 −3 ~ 10 −5 См · см −1 при комнатной температуре может быть достигнута благодаря высокой поляризуемости ионов серы, таких как Li 2 S – SiS 2 и Li 2 S – P 2 S 5 (Machida and Shigematsu, 2004; Tatsumisago, 2004; Ohtomo et al., 2013c).

    Однако эти электролиты из сульфидного стекла могут реагировать с окружающей влагой и выделять газ H 2 S (Knauth, 2009). Следовательно, обращение с сульфидными СЭ должно производиться в инертной атмосфере. Однако частичное замещение атомов серы атомами кислорода в сульфидных электролитах может быть эффективным в подавлении образования газа H 2 S (Ohtomo et al., 2013b). Совсем недавно Hayashi et al. (2014) сообщили о составном электролите с 90 мол.% 75Li 2 S · 21P 2 S 5 · 4P 2 O 5 стекла и 10 мол.% ZnO путем механического измельчения.В работе частичная замена P 2 O 5 на P 2 S 5 , а также добавление ZnO снижали скорость образования H 2 S при воздействии воздуха. С другой стороны, проводимость уменьшалась при добавлении P 2 O 5 .

    Для улучшения проводимости стеклообразных электролитов было предложено несколько подходов. Один из эффективных способов - смешать два разных вида анионов, так называемый «эффект смешанных анионов» или «эффект смешанных форм» (Tatsumisago et al., 1987; Raguenet et al., 2012). Например, добавление формирователя сети или модификатора SeO 2 в бинарный Li 2 O – B 2 O 3 стеклообразный электролит привело к увеличению ионной проводимости при комнатной температуре с 1,2 × 10 −8 до 8 × 10 −7 См см −1 (Lee et al., 2002). Добавление солей лития, таких как галогениды лития (Ujiie et al., 2012) и орто-оксосоли лития (Aotani et al., 1994), является еще одним эффективным способом повышения проводимости стеклообразных электролитов из-за увеличения концентрации лития и уменьшение энергии активации для проводимости.Например, литий-ионная проводимость стекла 67Li 2 S · 33P 2 S 5 при комнатной температуре может увеличиться с 10 −4 См см −1 до 10 −3 См см - 1 путем добавления 45 мол.% LiI (Mercier et al., 1981).

    Однако увеличение количества модификаторов сетки с ионами лития способствует кристаллизации стекла. Таким образом, стекла с большим количеством ионов лития часто получают двухвалковой быстрой закалкой (Tatsumisago et al., 1981; Hayashi et al., 2002). Этот метод обеспечивает скорость охлаждения до 10 6 K S -1 (Tatsumisago and Hayashi, 2009) для предотвращения кристаллизации.

    В полностью твердотельных батареях стекла необходимо измельчить в мелкие порошки с помощью методов механического измельчения (Morimoto et al., 1999), чтобы обеспечить хороший контакт с электродами. Механическое измельчение также является широко используемым методом для образования аморфных материалов (Hayashi et al., 2001; Ohtomo et al., 2013a, b).Он имеет два основных преимущества: процесс очень прост и синтез можно проводить при комнатной температуре.

    Стеклокерамические электролиты

    Стеклокерамический электролит может быть получен путем кристаллизации исходного стекла. Кристаллизация обычно снижает ионную проводимость, но осаждение суперионного проводящего кристалла из стекла-предшественника может повысить ионную проводимость. Границы зерен вокруг кристаллических доменов в стеклокерамике заполнены аморфными фазами.Таким образом, стеклокерамические электролиты обычно имеют более низкое сопротивление границ зерен, чем поликристаллические системы (Tatsumisago et al., 2013).

    Как и стеклообразные электролиты, стеклокерамика также может быть разделена на оксиды и сульфиды. Для стеклокерамических оксидов наиболее изучены системы типа NASICON, такие как LATP (Fu, 1997b; Kotobuki, Koishi, 2013; Patil et al., 2013) и LAGP (Fu, 1997a; Nikolic et al., 2013). ; He et al., 2014) стеклокерамика. Их ионная проводимость при комнатной температуре может достигать 10 −3 ~ 10 −4 См · см −1 .

    Сульфидная стеклокерамика может иметь более высокую ионную проводимость, чем у оксидов, из-за большого ионного радиуса и большей поляризуемости ионов серы, чем у оксидных ионов. Например, проводимость стеклокерамики Li 2 S – P 2 S 5 может достигать 10 –3 См см –1 при комнатной температуре (Tatsumisago et al., 2002).

    Суперионный кристалл со структурой, аналогичной структуре тио-LISICON фаз, может быть осажден механическим измельчением Li 2 S – P 2 S 5 стекол (Hayashi et al., 2003). Совсем недавно Seino et al. (2014) сообщили о стеклокерамическом проводнике Li 2 S – P 2 S 5 , который имел очень высокую ионную проводимость 1,7 × 10 −2 См · см −1 при комнатной температуре за счет оптимизированного нагрева. лечение. Оптимизированные условия термообработки снизили сопротивление границ зерен, и, таким образом, общая проводимость была в пять раз выше, чем сообщалось ранее для системы Li 2 S – P 2 S 5 (Mizuno et al., 2005). Как показано на Рисунке 13, это предполагает, что процесс уплотнения увеличивает общую проводимость не за счет увеличения ионной проводимости в объеме, а за счет уменьшения сопротивления границ зерен.

    Рис. 13. Температурная зависимость объемного и зернограничного сопротивлений стеклокерамического материала холодного прессования. Воспроизведено с разрешения Seino et al. (2014).

    Заключительные замечания

    Твердые электролиты рассматриваются как необходимый компонент для создания безопасных и высокопроизводительных литиевых батарей в будущем, что привлекает к себе пристальное внимание в этой области.Было приложено много усилий для улучшения их показателей.

    Поскольку высокое сопротивление на границе раздела электрод / SE является одной из важнейших проблем при разработке мощных полностью твердотельных литиевых батарей, крайне важно создать благоприятный контакт между электродами и электролитом. Важно как достижение тесного контакта, так и увеличение площади контакта (Tatsumisago et al., 2013). Нанесение тонких пленок SE на активные материалы электродов рассматривается как эффективный способ.Например, тонкие пленки сульфидного электролита Li 2 S – GeS 2 с проводимостью 1,8 × 10 –4 См см –1 на частицах LiCoO 2 были получены методом импульсного лазерного осаждения (PLD) техники (Ito et al., 2013). Из изображения поперечного сечения, полученного с помощью SEM, полученная тонкая пленка была плотной и прочно прикреплялась к подложке Si. Кроме того, другие методы, такие как приготовление нанокомпозитов с помощью процесса шаровой мельницы (Nagao et al., 2012) или использование переохлажденной жидкости стеклянного электролита (Kitaura et al., 2011), доказано, что они эффективны при формировании идеальной границы раздела между электродами и электролитом.

    Что касается важной проводимости, системы, основанные на химии серы, могут показать более высокую ионную проводимость, чем оксиды. Например, в таблице 1 высокие значения ионной проводимости порядка 10 −2 См · см −1 достигаются в сульфидных системах, таких как тио-LISICON Li 10 GeP 2 S 12 и Li . 2 S – P 2 S 5 стеклокерамика.С другой стороны, сульфиды обычно химически нестабильны и требуют особого внимания при обращении. Кроме того, было разработано несколько эффективных способов увеличения ионной проводимости, таких как легирование, горячее изотактическое прессование для уменьшения сопротивления границ зерен, использование «эффекта смешанного формирователя» и осаждение суперионных кристаллов из стеклообразных электролитов.

    Заявление о конфликте интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Эта работа поддержана «Программой стратегических приоритетных исследований» Китайской проектной академии наук, грант № XDA01020304, Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 51371186), Международной группой по передовым материалам для хранения энергии в Нинбо 3315, Ключевая группа научно-технических инноваций провинции Чжэцзян.

    Список литературы

    Абхилаш, К. П., Селвин, П. К., Налини, Б., Нитьядхарсени, П., и Пиллаи, Б.С. (2013). Исследования нанокристаллических керамических электролитов из чистого и легированного серебром титаната лития-лантана (LLTO) для литий-ионных аккумуляторных батарей. Ceram. Int. 39, 947–952. DOI: 10.1016 / j.ceramint.2012.07.011

    CrossRef Полный текст

    Аллен Дж. Л., Вулфенстайн Дж., Рангасами Э. и Сакамото Дж. (2012). Влияние замещения (Ta, Al, Ga) на проводимость Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . J. Источники энергии 206, 315–319. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2012.01.131

    CrossRef Полный текст

    Алонсо, Дж., Санс, Дж., Сантамария, Дж., Леон, К., Варес, А., и Фернандес-Диас, М. (2000). О расположении катионов Li + в проводнике быстрого Li-катиона La 0,5 Li 0,5 TiO 3 перовскит. Angew. Chem. Int. Эд. 39, 619–621. DOI: 10.1002 / (SICI) 1521-3773 (20000204) 39: 3 <619 :: AID-ANIE619> 3.0.CO; 2-O

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Аоно, Х., Сугимото, Э., Садаока, Ю., Иманака, Н., и Адачи, Г. (1990). Ионная проводимость твердых электролитов на основе фосфата лития-титана. J. Electrochem. Soc. 137, 1023–1027. DOI: 10.1149 / 1.2086597

    CrossRef Полный текст

    Аотани, Н., Ивамото, К., Такада, К., и Кондо, С. (1994). Синтез и электрохимические свойства литий-ионного проводящего стекла, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 . Ионика твердого тела 68, 35–39.DOI: 10.1016 / 0167-2738 (94) -1

    CrossRef Полный текст

    Бан, К. В., и Чой, Г. М. (2001). Влияние спекания на зернограничную проводимость титанатов лантана лития. Ионика твердого тела 140, 285–292. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (01) 00821-9

    CrossRef Полный текст

    Бонке О. (2008). Быстрые литий-ионные проводящие оксиды Li 3x La 2/3-x TiO 3 от основ к применению. Ионика твердого тела 179, 9–15. DOI: 10.1016 / j.ssi.2007.12.022

    CrossRef Полный текст

    Брон, П., Йоханссон, С., Зик, К., Шмедт-ауф-дер-Ганн, Дж., Денен, С., и Ролинг, Б. (2013). Li 10 SnP 2 S 12 : доступный литиевый суперионный проводник. J. Am. Chem. Soc. 135, 15694–15697. DOI: 10.1021 / ja407393y

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Чен, К.Х. и Амин К. (2001). Ионная проводимость, введение лития и извлечение титаната лития лантана. Ионика твердого тела 144, 51–57. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (01) 00884-0

    CrossRef Полный текст

    Чен, К., Хуанг, М., Шен, Ю., Лин, Ю. и Нань, К. В. (2012). Повышение ионной проводимости керамики Li 0,35 La 0,55 TiO 3 путем введения Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Электрохим.Acta 80, 133–139. DOI: 10.1016 / j.electacta.2012.06.115

    CrossRef Полный текст

    Чен К., Хуан М., Шен Ю., Линь Ю. Х. и Нань К. В. (2013). Улучшение ионной проводимости Li 0,35 La 0,55 TiO 3 керамики путем введения золя Li 7 La 3 Zr 2 O 12 в порошок-предшественник. Ионика твердого тела 235, 8–13. DOI: 10.1016 / j.ssi.2013.01.007

    CrossRef Полный текст

    Кретин, М.и Фабри П. (1999). Сравнительное исследование литий-ионных проводников в системе Li 1 + x Al x A 2-x IV (PO 4 ) 3 с A IV = Ti или Ge и 0 ≤x ≤0,7 для использования в качестве чувствительных мембран Li + . J. Eur. Ceram. Soc. 19, 2931–2940. DOI: 10.1016 / S0955-2219 (99) 00055-2

    CrossRef Полный текст

    Duluard, S., Paillassa, A., Puech, L., Vinatier, P., Turq, V., Rozier, P., и другие. (2013). Литий-проводящий твердый электролит Li 1,3 Al 0,3 Ti 1,7 (PO 4 ) 3 , полученный химическим путем. J. Eur. Ceram. Soc. 33, 1145–1153. DOI: 10.1016 / j.jeurceramsoc.2012.08.005

    CrossRef Полный текст

    Думон А., Хуанг М., Шен Ю. и Нань К. В. (2013). Высокая проводимость ионов Li в легированном стронцием гранате Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Ионика твердого тела 243, 36–41. DOI: 10.1016 / j.ssi.2013.04.016

    CrossRef Полный текст

    Дювель А., Кун А., Роббен Л., Вилкенинг М. и Хайтянс П. (2012). Механосинтез твердых электролитов: получение, характеристика и свойства переноса ионов лития в Li 7 La 3 Zr 2 O 12 кристаллизующихся с кубической симметрией. J. Phys. Chem. С 116, 15192–15202. DOI: 10.1021 / jp301193r

    CrossRef Полный текст

    Фергус, Дж.W. (2010). Керамические и полимерные твердые электролиты для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 195, 4554–4569. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2010.01.076

    CrossRef Полный текст

    Фу Дж. (1997). Быстрая ионная проводимость Li + в Li 2 O-A1 2 O 3 -TiO 2 -SiO 2 -P 2 0 5 Стеклокерамика. J. Am. Ceram. Soc. 80, 1901–1903. DOI: 10.1111 / j.1151-2916.1997.tb03070.х

    CrossRef Полный текст

    Фу Дж. (1997a). Быстрая ионная проводящая стеклокерамика Li + в системе Li 2 O-Al 2 O 3 -GeO 2 -P 2 O 5 . Ионика твердого тела 104, 191–194. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (97) 00434-7

    CrossRef Полный текст

    Fu, J. (1997b). Суперионная проводимость стеклокерамики в системе Li 2 O-Al 2 O 3 -TiO 2 -P 2 O 5 . Ионика твердого тела 96, 195–200. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (97) 00018-0

    CrossRef Полный текст

    Гао, X., Фишер, К.А.Дж., Кимура, Т., Икухара, Ю.Х., Мориваке, Х., Кувабара, А., и др. (2013). Распределение атома лития и вакансии A-позиции в титанате лития лантана. Chem. Mater. 25, 1607–1614. DOI: 10,1021 / см3041357

    CrossRef Полный текст

    Гейгер, К.А., Алексеев, Э., Лазич, Б., Фиш, М., Армбрустер, Т., Лангнер Р. и др. (2011). Кристаллохимия и стабильность граната «Li 7 La 3 Zr 2 O 12 »: быстрый литий-ионный проводник. Inorg. Chem. 50, 1089–1097. DOI: 10.1021 / ic101914e

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Гуденаф, Дж. Б., и Ким, Ю. (2009). Проблемы литиевых аккумуляторных батарей. Chem. Mater. 22, 587–603. DOI: 10,1021 / см2z

    CrossRef Полный текст

    Хартманн, П., Leichtweiss, T., Busche, M. R., Schneider, M., Reich, M., Sann, J., et al. (2013). Деградация материалов типа NASICON при контакте с металлическим литием: образование смешанных проводящих межфазных фаз (MCI) на твердых электролитах. J. Phys. Chem. C 117, 21064–21074. DOI: 10.1021 / jp4051275

    CrossRef Полный текст

    Хаяси, А., Хама, С., Минами, Т., и Тацумисаго, М. (2003). Образование суперионных кристаллов из механически измельченных стекол Li 2 S-P 2 S 5 . Electrochem. Commun. 5, 111–114. DOI: 10.1016 / S1388-2481 (02) 00555-6

    CrossRef Полный текст

    Хаяси А., Хама С., Моримото Х., Тацумисаго М. и Минами Т. (2001). Приготовление аморфных твердых электролитов Li 2 S-P 2 S 5 механическим измельчением. J. Am. Ceram. Soc. 84, 477–479. DOI: 10.1111 / j.1151-2916.2001.tb00685.x

    CrossRef Полный текст

    Хаяси А., Комия Р., Тацумисаго, М., и Минами, Т. (2002). Характеристика оксисульфидных стекол Li 2 S-SiS 2 -Li 3 MO 3 (M = B, Al, Ga и In) и их применение в твердотельных литиевых вторичных батареях. Ионика твердого тела 15, 285–290. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (02) 00313-2

    CrossRef Полный текст

    Хаяси А., Мурамацу Х., Охтомо Т., Хама С. и Тацумисаго М. (2014). Повышенная химическая стабильность и цикличность в Li 2 S-P 2 S 5 -P 2 O 5 Композитные электролиты -ZnO для полностью твердотельных перезаряжаемых литиевых батарей. J. Alloy. Compd. 591, 247–250. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2013.12.191

    CrossRef Полный текст

    Хаяси А., Ной К., Сакуда А. и Тацумисаго М. (2012). Суперионные стеклокерамические электролиты для натриевых аккумуляторных батарей, работающих при комнатной температуре. Нат. Commun. 3, 856–860. DOI: 10.1038 / ncomms1843

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Хэ, К., Цзу, К., Ван, Ю., Хань, Б., Инь, X., Чжао, Х., и другие. (2014). Устойчивость стеклокерамики структуры NASICON литий-ионного проводника в кислых и щелочных водных растворах. Ионика твердого тела 254, 78–81. DOI: 10.1016 / j.ssi.2013.11.011

    CrossRef Полный текст

    Хонг, Х. Ю. П. (1976). Кристаллические структуры и кристаллохимия в системе Na 1 + x Zr 2 Si x P 3-x O 12 . Mater. Res. Бык. 11, 173–182. DOI: 10.1016 / 0025-5408 (76) -8

    CrossRef Полный текст

    Хонг, Х.Ю.-П. (1978). Кристаллическая структура и ионная проводимость Li 14 Zn (GeO 4 ) 4 и других новых суперионных проводников Li + . Mater. Res. Бык. 13, 117–124. DOI: 10.1016 / 0025-5408 (78) -2

    CrossRef Полный текст

    Инагума Ю. и Накашима М. (2013). Перезаряжаемый литий-воздушный аккумулятор, использующий литий-ионную проводящую керамику из титаната лития лантана в качестве сепаратора электролита. J. Источники энергии 228, 250–255.DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2012.11.098

    CrossRef Полный текст

    Исигуро, К., Наката, Ю., Мацуи, М., Уэчи, И., Такеда, Ю., Ямамото, О., и др. (2013). Стабильность кубического Li, легированного ниобием, 7 La 3 Zr 2 O 12 с металлическим литием. J. Electrochem. Soc. 160, A1690 – A1693. DOI: 10.1039 / c2cp40634a

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Ито, Ю., Сакуда, А., Охтомо Т., Хаяси А. и Тацумисаго М. (2013). Приготовление тонких пленок твердого электролита Li 2 S-GeS 2 с использованием импульсного лазерного осаждения. Ионика твердого тела 236, 1–4. DOI: 10.1016 / j.ssi.2013.01.014

    CrossRef Полный текст

    Джин Ю. и МакГинн П. Дж. (2013a). Производство объемных твердотельных перезаряжаемых литий-ионных батарей с легированным алюминием Li 7 La 3 Zr 2 O 12 электролитом и Cu 0.1 V 2 O 5 катод. Электрохим. Acta 89, 407–412. DOI: 10.1016 / j.electacta.2012.11.059

    CrossRef Полный текст

    Джин Ю., Макгинн П. Дж. (2013b). Li 7 La 3 Zr 2 O 12 Стабильность электролита на воздухе и изготовление Li / Li 7 La 3 Zr 2 O 12 / Cu 0,1 V 2 O 5 твердотельный аккумулятор. Дж.Источники энергии 239, 326–331. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2013.03.155

    CrossRef Полный текст

    Камая Н., Хомма К., Ямакава Ю., Хираяма М., Канно Р., Йонемура М. и др. (2011). Литиевый суперионный проводник. Нат. Mater. 10, 682–686. DOI: 10,1038 / nmat3066

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Канно Р., Хата Т., Кавамото Ю. и Ирие М. (2000). Синтез нового литий-ионного проводника, системы тиолизикон-литий-германий-сульфид. Ионика твердого тела 130, 97–104. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (00) 00277-0

    CrossRef Полный текст

    Канно Р. и Мураяма М. (2001). Литий-ионный проводник thio-LISICON: система Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5 . J. Electrochem. Soc. 148, A742 – A746. DOI: 10,1149 / 1,1379028

    CrossRef Полный текст

    Ки, Б., Шредер, Д. Дж., Инграм, Б. Дж., И Воги, Дж. Т. (2012).Синтез на основе растворов и характеристика литий-ионной проводящей фосфатной керамики для литий-металлических батарей. Chem. Mater. 24, 287–293. DOI: 10,1021 / см202773d

    CrossRef Полный текст

    Китаура, Х., Хаяси, А., Охтомо, Т., Хама, С., и Тацумисаго, М. (2011). Изготовление границ раздела электрод-электролит в полностью твердотельных перезаряжаемых литиевых батареях с использованием переохлажденного жидкого состояния стеклообразных электролитов. J. Mater. Chem. 21, 118. doi: 10.1039 / c0jm01090a

    CrossRef Полный текст

    Кнаут, П. (2009). Неорганические твердые ионно-литиевые проводники: обзор. Ионика твердого тела 180, 911–916. DOI: 10.1016 / j.ssi.2009.03.022

    CrossRef Полный текст

    Кокал И., Сомер М., Ноттен П. Х. Л. и Хинцен Х. Т. (2011). Золь-гель синтез и литий-ионная проводимость Li 7 La 3 Zr 2 O 12 со структурой типа граната. Ионика твердого тела 185, 42–46. DOI: 10.1016 / j.ssi.2011.01.002

    CrossRef Полный текст

    Котобуки, М. (2012). Современное состояние и проблемы литий-ионных аккумуляторов. Open Electrochem. J. 4, 28–35. DOI: 10.2174 / 1876505X01204010028

    CrossRef Полный текст

    Котобуки М., Койши М. (2013). Приготовление твердого электролита Li 1,5 Al 1,5 (PO 4 ) 3 золь-гель методом с использованием различных источников алюминия. Ceram. Int. 39, 4645–4649. DOI: 10.1016 / j.ceramint.2012.10.206

    CrossRef Полный текст

    Ли, К. Х., Джу, К. Х., Ким, Дж. Х., Ву, С. Г., Сон, Х. Дж., Кан, Т. и др. (2002). Характеристики нового литий-ионного проводящего стеклянного электролита Li 2 O-SeO 2 -B 2 O 3 . Ионика твердого тела 149, 59–65. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (02) 00137-6

    CrossRef Полный текст

    Мачида, Н., и Shigematsu, T. (2004). Полностью твердотельная литиевая батарея с серой в качестве материала положительного электрода. Chem. Lett. 33, 376–377. DOI: 10.1246 / cl.2004.376

    CrossRef Полный текст

    Мэй, А., Ван, X. L., Lan, J. L., Feng, Y. C., Geng, H. X., Lin, Y. H., et al. (2010). Роль аморфного пограничного слоя в повышении ионной проводимости литий-лантанового титанатного электролита. Электрохим. Acta 55, 2958–2963. DOI: 10.1016 / j.electacta.2010.01.036

    CrossRef Полный текст

    Мерсье, Р., Малугани, Дж. П., Фахис, Б., и Роберт, Г. (1981). Суперионная проводимость в Li 2 S-P 2 S 5 -LiI-стекла. Ионика твердого тела 5, 663–666. DOI: 10.1016 / 0167-2738 (81)

    -6

    CrossRef Полный текст

    Минами, Т. (1987). Последние достижения в области суперионных проводящих очков. J. Non Cryst. Solids 95–96 (Часть 1), 107–118. DOI: 10.1016 / S0022-3093 (87) 80103-5

    CrossRef Полный текст

    Мидзуно, Ф., Хаяси, А., Таданага, К., и Тацумисаго, М. (2005). Новые кристаллы с высокой ионной проводимостью, осажденные из стекол Li 2 S-P 2 S 5 . Adv. Mater. 17, 918–921. DOI: 10.1002 / adma.200401286

    CrossRef Полный текст

    Мората-Оррантия, А., Гарсия-Марти, Г., и Аларио-Франко, М. (2003). Оптимизация литиевой проводимости в титанатах La / Li. Chem. Mater. 15, 3991–3995. DOI: 10,1021 / см0300563

    CrossRef Полный текст

    Моримото, Х., Авано, Х., Терашима, Дж., Шиндо, Ю., Наканиши, С., Ито, Н., и др. (2013). Приготовление литий-ионного проводящего твердого электролита типа NASICON Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (x 0,3), полученного механохимическим методом и его применения в качестве материалы для модификации поверхности катода LiCoO 2 для литиевого элемента. J. Источники энергии 240, 636–643. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2013.05.039

    CrossRef Полный текст

    Моримото Х., Ямасита Х., Тацумисаго М. и Минами Т. (1999). Механохимический синтез новых аморфных материалов 60Li 2 S · 40SiS 2 с высокой литий-ионной проводимостью. J. Am. Ceram. Soc. 82, 1352–1354. DOI: 10.1111 / j.1151-2916.1999.tb01923.x

    CrossRef Полный текст

    Муруган, Р., Тангадурай, В., и Веппнер, В. (2007). Быстрая литий-ионная проводимость в гранатах типа Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Angew. Chem. Int. Эд. 46, 7778–7781. DOI: 10.1002 / anie.200701144

    CrossRef Полный текст

    Нагао М., Хаяси А. и Тацумисаго М. (2012). Li 2 Композитный электрод на основе S-наноуглерода большой емкости для твердотельных перезаряжаемых литиевых батарей. J. Mater. Chem. 22, 10015–10020.DOI: 10.1039 / c2jm16802b

    CrossRef Полный текст

    Нараянан, С., Рамезанипур, Ф., и Тангадураи, В. (2012). Повышение проводимости литий-ионных гранатов Li 5 La 3 Nb 2 O 12 Y- и Li-совместным легированием: синтез, структура, химическая стабильность и транспортные свойства. J. Phys. Chem. C 116, 20154–2016 2. DOI: 10.1021 / jp304737x

    CrossRef Полный текст

    Николич, Я. Д., Смилянич, С. В., Матияшевич, С. Д., Живанович, В. Д., Тошич, М. Б., Груич, С. Р. и др. (2013). Приготовление стеклокерамики в системе Li 2 O-Al 2 O 3 -GeO 2 -P 2 O 5 . Процесс. Appl. Ceram. 7, 147–151. DOI: 10.2298 / PAC1304147N

    CrossRef Полный текст

    Охта, Н., Такада, К., Сакагути, И., Чжан, Л., Ма, Р., Фукуда, К. и др. (2007). LiCoO 2 с покрытием LiNbO 3 в качестве катодного материала для всех твердотельных литиевых вторичных батарей. Electrochem. Commun. 9, 1486–1490. DOI: 10.1016 / j.elecom.2007.02.008

    CrossRef Полный текст

    Охта, Н., Такада, К., Чжан, Л., Ма, Р., Осада, М., и Сасаки, Т. (2006). Повышение быстродействия твердотельных литиевых батарей за счет наноразмерной межфазной модификации. Adv. Mater. 18, 2226–2229. DOI: 10.1002 / adma.200502604

    CrossRef Полный текст

    Охта, С., Кобаяси, Т., Секи, Дж., И Асаока, Т.(2012). Электрохимические характеристики твердотельного литий-ионного аккумулятора с оксидным электролитом типа граната. J. Источники энергии 202, 332–335. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2011.10.064

    CrossRef Полный текст

    Отомо, Т., Хаяси, А., Тацумисаго, М., и Кавамото, К. (2013a). Полностью твердотельные батареи с Li 2 O-Li 2 S-P 2 S 5 стеклянных электролитов, синтезированных двухступенчатым механическим измельчением. J. Solid State Electrochem. 17, 2551–2557. DOI: 10.1007 / s10008-013-2149-5

    CrossRef Полный текст

    Отомо Т., Хаяси А., Тацумисаго М. и Кавамото К. (2013b). Характеристики стекла Li 2 O-Li 2 S-P 2 S 5 стекол, синтезированных двухступенчатым механическим измельчением. J. Non Cryst. Твердые тела 364, 57–61. DOI: 10.1016 / j.jnoncrysol.2012.12.044

    CrossRef Полный текст

    Отомо, Т., Хаяси, А., Тацумисаго, М., Цучида, Ю., Хама, С., и Кавамото, К. (2013c). Полностью твердотельные литиевые вторичные батареи с использованием стекла 75Li 2 S · 25P 2 S 5 и стеклокерамики 70Li 2 S · 30P 2 S 5 в качестве твердых электролитов. J. Источники энергии 233, 231–235. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2013.01.090

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Патил В., Патил А., Юн С. Дж. И Чой Дж.W. (2013). Структурные и электрические свойства наноразмерного стеклокерамического порошка с твердым электролитом типа NASICON путем механического измельчения для тонкопленочных батарей. J. Nanosci. Нанотехнологии. 13, 3665–3668. DOI: 10.1166 / jnn.2013.7240

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Цянь Д., Сюй, Б., Чо, Х. М., Хацукаде, Т., Кэрролл, К. Дж., И Мэн, Ю. С. (2012). Оксиды лития, лантана, титана: покрытие с быстрой ионной проводимостью для катодов литий-ионных аккумуляторов. Chem. Mater. 24, 2744–2751. DOI: 10,1021 / см300929r

    CrossRef Полный текст

    Quartarone, E., and Mustarelli, P. (2011). Электролиты для твердотельных литиевых аккумуляторных батарей: последние достижения и перспективы. Chem. Soc. Ред. 40, 2525–2540. DOI: 10.1039 / c0cs00081g

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Рагене, Б., Трико, Г., Глупый, Г., Рибес, М., и Прадель, А. (2012).Эффект смешанного стеклообразователя в литий-борофосфатных стеклах, закаленных двумя валками. Ионика твердого тела 208, 25–30. DOI: 10.1016 / j.ssi.2011.11.034

    CrossRef Полный текст

    Равейн Д. (1980). Стекла как твердые электролиты. J. Non Cryst. Solids 38–39 (Часть 1), 353–358. DOI: 10.1016 / 0022-3093 (80)

    -5

    CrossRef Полный текст

    Робертсон А. Д., Уэст А. Р. и Ричи А. Г. (1997). Обзор кристаллических литий-ионных проводников, подходящих для высокотемпературных аккумуляторных батарей. Ионика твердого тела 104, 1–11. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (97) 00429-3

    CrossRef Полный текст

    Саху, Г., Лин, З., Ли, Дж. К., Лю, З. К., Дадни, Н., и Лян, К. Д. (2014). Воздухостойкие твердые электролиты с высокой проводимостью на основе мышьякозамещенного Li 4 SnS 4 . Energy Environ. Sci. 7, 1053–1058. DOI: 10.1039 / c3ee43357a

    CrossRef Полный текст

    Сакуда, А., Хаяси, А., Охтомо, Т., Хама, С., и Тацумисаго, М. (2011). Полностью твердотельные литиевые вторичные батареи с использованием частиц LiCoO 2 с импульсным лазерным напылением покрытий из Li 2 S-P 2 S 5 твердых электролитов. J. Источники энергии 196, 6735–6741. DOI: 10.1021 / am302164e

    Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

    Сейно Ю., Ота Т., Такада К., Хаяси А. и Тацумисаго М. (2014). Сульфидный литиевый суперионный проводник превосходит жидкие ионные проводники для использования в аккумуляторных батареях. Energy Environ. Sci. 7, 627–631. DOI: 10.1039 / c3ee41655k

    CrossRef Полный текст

    Шимониси Ю., Чжан Т., Иманиши Н., Им Д., Ли, Д. Дж., Хирано А. и др. (2011). Исследование литий-воздушных вторичных батарей - стабильность литий-ионно-проводящего твердого электролита типа NASICON в щелочных водных растворах. J. Источники энергии 196, 5128–5132. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2011.02.023

    CrossRef Полный текст

    Такада, К.(2009). Электролиты: твердый оксид. Прил. Электрохим. Источники энергии 5, 328–336. DOI: 10.1016 / B978-044452745-5.00211-2

    CrossRef Полный текст

    Тан, Г. К., Ву, Ф., Ли, Л., Лю, Й. Д., и Чен, Р. Дж. (2012). Приготовление с помощью магнетронного распыления тонкопленочных электролитов на основе фосфата лития-алюминия-титана с азотом для полностью твердотельных ионно-литиевых батарей. J. Phys. Chem. С 116, 3817–3826. DOI: 10.1021 / jp207120s

    CrossRef Полный текст

    Тацумисаго, М.(2004). Стекловидные материалы на основе Li 2 S для твердотельных литиевых вторичных батарей. Ионика твердого тела 175, 13–18. DOI: 10.1016 / j.ssi.2004.09.012

    CrossRef Полный текст

    Тацумисаго М., Хачида Н. и Минами Т. (1987). Эффект смешанного аниона в проводимости быстро закаленных стекол Li 4 SiO 4 -Li 3 BO 3 . Йогё Кёкаиси. 95, 197–201. DOI: 10.2109 / jcersj1950.95.1098_197

    CrossRef Полный текст

    Тацумисаго, М., Хама, С., Хаяси, А., Моримото, Х., и Минами, Т. (2002). Новая литий-ионная проводящая стеклокерамика, полученная из механохимических стекол Li 2 S-P 2 S 5 . Ионика твердого тела 15, 635–640. DOI: 10.1016 / S0167-2738 (02) 00509-X

    CrossRef Полный текст

    Тацумисаго, М., Хаяси, А. (2009). «Вторичные батареи - литиевые перезаряжаемые системы - электролиты: стекло», в энциклопедии электрохимических источников энергии , изд. .J. Garche, et al. (Амстердам: Elsevier B.V.), 138–144.

    Тацумисаго М., Минами Т. и Танака М. (1981). Быстрая тепловизионная печь для подготовки стекла. J. Am. Ceram. Soc. 64, C – 97 – C – 98. DOI: 10.1111 / j.1151-2916.1981.tb09886.x

    CrossRef Полный текст

    Тацумисаго, М., Нагао, М., и Хаяси, А. (2013). Недавние разработки сульфидных твердых электролитов и межфазных модификаций для полностью твердотельных перезаряжаемых литиевых батарей. J. Asian Ceram. Soc. 1, 17–25. DOI: 10.1016 / j.jascer.2013.03.005

    CrossRef Полный текст

    Тераниши, Т., Ямамото, М., Хаяси, Х., Кисимото, А. (2013). Литий-ионная проводимость керамики (Li, La) TiO, легированной неодимом 3 . Ионика твердого тела 243, 18–21. DOI: 10.1016 / j.ssi.2013.04.014

    CrossRef Полный текст

    Thangadurai, V., and Weppner, W. (2005a). Li 6 ALa 2 Nb 2 O 12 (A = Ca, Sr, Ba): новый класс проводников на быстрых ионах лития с гранатоподобной структурой. J. Am. Ceram. Soc. 88, 411–418. DOI: 10.1111 / j.1551-2916.2005.00060.x

    CrossRef Полный текст

    Thangadurai, V., and Weppner, W. (2006a). Влияние спекания на ионную проводимость структуры, связанной с гранатом Li 5 La 3 Nb 2 O 12 и Li , легированный In и K 5 La 3 Nb 2 O 12 . J. Solid State Chem. 179, 974–984. DOI: 10.1016 / j.jssc.2005.12.025

    CrossRef Полный текст

    Thangadurai, V., and Weppner, W. (2006b). Последние достижения в исследованиях твердых оксидов и литий-ионных проводящих электролитов. Ionics 12, 81–92. DOI: 10.1007 / s11581-006-0013-7

    CrossRef Полный текст

    Тиц, Ф., Вегенер, Т., Герхардс, М. Т., Джарола, М., и Мариотто, Г. (2013). Синтез и исследование спектроскопии комбинационного рассеяния Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Ионика твердого тела 230, 77–82. DOI: 10.1016 / j.ssi.2012.10.021

    CrossRef Полный текст

    Удзиэ, С., Хаяси, А., Тацумисаго, М. (2012). Структура, ионная проводимость и электрохимическая стабильность Li 2 S-P 2 S 5 -LiI стеклянные и стеклокерамические электролиты. Ионика твердого тела 211, 42–45. DOI: 10.1016 / j.ssi.2012.01.017

    CrossRef Полный текст

    Видаль, К., Ортега-Сан-Мартин, Л., Ларраньяга А., Мерино Р. И., Орера А. и Арриортуа М. И. (2014). Влияние условий синтеза на структурные, стабильные и ионопроводящие свойства твердых электролитов Li 0,30 (La 0,50 Ln 0,50 ) 0,567 TiO 3 (Ln = La, Pr, Nd) для литиевых аккумуляторных батарей . Ceram. Int. 40, 8761–8768. DOI: 10.1016 / j.ceramint.2014.01.097

    CrossRef Полный текст

    Сюй, X. X., Вэнь, Z. Y., Wu, X.В., Ян, X. Л., и Гу, З. Х. (2007). Литий-ионопроводящая стеклокерамика из Li 1,5 Al 0,5 Ge 1,5 (PO 4 ) 3 -xLi 2 O (x = 0,0-0,20) с хорошими электрическими и электрохимическими свойствами. J. Am. Ceram. Soc. 90, 2802–2806. DOI: 10.1111 / j.1551-2916.2007.01827.x

    CrossRef Полный текст

    Яда, К., Ирияма, Ю., Абэ, Т., Кикучи, К., и Огуми, З. (2009). Новая полностью твердотельная тонкопленочная литий-ионная батарея с подготовленными на месте материалами положительного и отрицательного электрода. Electrochem. Commun. 11, 413–416. DOI: 10.1016 / j.elecom.2008.12.004

    CrossRef Полный текст

    Ямаути А., Сакуда А., Хаяси А. и Тацумисаго М. (2013). Получение и ионная проводимость (100-x) (0,75Li 2 S · 0,25P 2 S 5 ) · xLiBH 4 стеклянных электролитов. J. Источники энергии 244, 707–710. DOI: 10.

    Author:

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *